微观相场法研究镍基合金扩散通道取向效应与相间作用机制

基于微观相场动力学模型，以Ni75Al6.0V19.0合金为对象，研究了其相变过程的扩散通道取向效应及其通道形成过程中相间作用机理．研究表明：在弹性错配应力场作用下，V原子会沿着[1001方向形成扩散通道，形成沿其短轴方向生长的D022相，从而促使Al原子在相邻处也沿着相同的方向形成扩散通道，产生L12相的定向生长；应力的升高，取向效应先增强再减弱；在较大应力下，V原子的平均占位较晚达到稳定、Al原子则较早．     

喷射成形12 mm厚La62Al15.7(Cu,Ni)22.3块体非晶合金的制备

用喷射成形工艺成功地制备出了总体直径为380mm、最大厚度为12mm，中心区域半径（最大厚度区域半径）为150mm的盘状La62 Al15.7（Cu，Ni）22.3块体非晶合金。DSC实验检测其玻璃转变温度（Trg）以及过冷液相区（△Tx）均比采用甩带法或铜模吸铸法制备的同成分非晶合金高。利用ANSYS有限元方法模拟了沉积坯温度场的变化，结果表明在合理控制喷射成形工艺参数的情况下有可能制备出更大尺寸的La62Al15.7（Cu，Ni）22.3块体非晶合金。     

Au-Cu系的合金相特征原子排列晶体学

本文指出合金相结构的描述取决于所采用的结构单元序列．在系统合金科学（SSA）的合金相特征原子排列晶体学中，合金相的结构是采用对称要素序列和特征原子序列相结合的方式来描述，称之为合金相的特征原子排列结构．它除了能显示结构的对称性之外，还可以给出格点上的特征原子种类以及合金相微观不均匀性．每个特征原子都有其自身的特性：近邻原子组态，势能，体积和电子结构等．合金相的微观不均匀性可以通过特征原子的浓度分布和短程有序参数分布来描述．同时本文对合金相的电子结构和合金相中特征原子的电子结构之间的差异也作了讨论．     

H原子在Mg（0001）表面的吸附与扩散性能研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对H原子在清洁与空位缺陷Mg（0001）表面的吸附与扩散性能进行了研究.吸附能与扩散能垒的计算结果显示：H原子倾向吸附于清洁Mg（0001）表面的fcc与hcp位,其中fcc位的吸附更为有利;H原子在Mg（0001）表面扩散时,所需克服的最高扩散能垒为0.6784eV;表面结构影响H原子从Mg表面向体内扩散,表面到次表面扩散较慢,次表面至体内扩散却较快,表面结构的影响仅局限在Mg表面的顶两层;空位缺陷的存在,一方面增强了Mg（0001）表面对H原子的化学吸附能力,另一方面提供更多通道使H原子更容易实现向Mg体内进行扩散,且扩散至体内的H原子主要占据四面体的间隙位.电子态密度（DOS）的分析结果发现：相对于hcp位而言,H原子吸附于Mg（0001）表面fcc位体系,在费米能级处具有较低的电子密度N（EF）值,且在费米能级以下具有更多的成键电子数;而空位缺陷Mg（0001）表面H原子吸附能力的增强归因于空位的存在改变了Mg表面的电子结构,使表层Mg原子在低能级区的成键电子向费米能级处发生转移,从而提高了Mg表面的活性.     

两个过渡金属一个非过渡金属的合金系三元化合物形成规律

用Miedema建议的Φ（电负性），nws^1/3(Wagner-Seitz元胞的价电子云密度）和元素的金属半径R，价电子数Z四个原子参数和原子参数－模式识别方法，总结由两个过渡金属（T，T′）和一个非过渡金属（N）组成的三元合金系（T－T′－N）中三元化合物的形成规律，求得的数学模型可用于新的三元金属间化合物预报。     

有关BCC体系合金特征原子浓度的计算

本文以Nb-Mo合金系为例,根据系统合金科学框架思想和BCC体系配位原子的情况,推出了适合BCC体系的合金特征原子浓度的计算公式,计算了B2-NbMo型有序合金的特征原子浓度随有序度s和成分xMo的变化,当合金有序度s=smax时,计量成分的B2-NbMo金属间化合物的特征原子浓度等于合金的成分,即x8Nb=0.5at.,x0Mo=0.5at.;随着有序度的降低,B2-NbMo型有序合金的特征原子A8Nb和A0Mo发生分裂,且随着有序度的降低,原子分裂的程度增大,由此可进行无序和各种不同有序合金的设计。     

Ag-Cu合金的电子结构

依据特征晶体的能量、晶格常数和电子结构的相关性和OA理论的约束条件 ,确定了Ag Cu系Gibbs能函数、原子体积函数和特征晶体的电子结构 .随后 ,任意成分的无序合金和任意有序度的有序合金的电子结构和性质均可计算求得 .     

BCC Nb-Mo合金系DO_3-和B2-型有序和无序合金性质的研究

本文依据系统合金科学的思想,推导了适合BCC体系的二元合金相互作用方程,然后根据Nb-Mo合金系中特征原子和特征晶体序列的基本信息及特征原子浓度,计算了DO3-Nb3Mo型,B2-NbMo型和DO3-NbMo3型有序合金和无序合金的性质,趋近计量比时有序合金比无序合金的性质变化大,偏离计量比时性质变化小,主要是由于有序度在计量成分时最大,偏离计量成分开始线性下降,反之,原子之间成键电子增多,近自由电子减少,键距缩短,晶体结合更紧密.     

氢化非晶硅薄膜喇曼及椭偏表征

用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）方法制备氢化非晶硅（a—Si：H）薄膜，利用喇曼散射谱、椭偏透射谱和暗电导测试，通过改变辉光放电前SiH4气体温度，研究了气体温度对薄膜非晶网络结构和光电性能的影响．结果表明，随着辉光放电前SiH4气体温度从室温提高到433K，a-Si：H薄膜的短程有序和中程有序程度提高，折射率和吸收系数增强，同时，暗电导提高2个数量级．a—Si：H薄膜非晶网络结构的变化是其暗电导提高的主要原因．     

强磁场下不同溶质含量过共晶Al-Ni合金凝固组织中Al3Ni初生相的定向排列

在不同溶质元素含量的过共晶Al-Ni合金的凝固过程中施加均恒强磁场，研究了Al-Ni初生相的定向排列行为．结果发现，均恒磁场能够使Al3Ni初生相均匀分布．而且，在平行于磁场方向的截面上Al3Ni初生相沿垂直于磁场方向发生定向排列，呈相互平行的链条状组织．但是，Al-Ni初生相晶体取向和定向排列是不同的，当初生相发生晶体取向时，却不一定发生定向排列．当溶质元素含量增大时，发生定向排列的Al3Ni初生相的量会明显减少．分析认为，合金中Ni溶质元素含量越低，磁场强度对溶质浓度场的影响越显著，Al3Ni初生相的定向排列效果越好．     

硼原子对电子结构的作用及其晶界偏聚行为——Ni_3Al脆、韧性的结合能位移判据

用X射线光电子能谱研究了硼原子对Ni_3Al的Ni2p_(3/2)结合能的作用及其晶界偏聚规律,结果表明,纯Ni_3Al的Ni2p_(3/2)结合能按下列顺序增加:Ni0时,材料呈脆性;当△E_B≤0时,则材料呈延性.结合上述实验规律该判据预测:纯Ni_3Al是脆性的,并且硼韧化Ni_3Al时存在化学计量效应和浓度效应.由此可为开发延性金属间化合物提供一个合金设计原则.     

块体非晶合金中的化学短程序畴与玻璃形成能力预测

利用HREM和纳米束衍射技术证实了在Zr_52.5Cu_17.9Ni_14.6Al₁₀Ti₅块体金属玻璃中存在1~3 nm大小亚稳F-Zr₂Ni型和稳定四方晶系的Zr₂Ni型结构的短程有序区. 在此基础上发展了化学短程有序畴(CSRO)结构的概念, 建立了计算CSRO摩尔分数和含CSRO熔体热力学状态函数的模型和方法. 计算了Ni-Zr, Cu-Zr, Al-Zr, Al-Ni, Zr-Ni-Al和Zr-Ni-Cu合金系中各CSRO摩尔分数, 并得到了这些合金的ΔG_CSRO, ΔH_CSRO和TΔS_CSRO等热力学参数, 根据最大ΔG_CSRO原则预测了上述合金系的最佳玻璃形成能力(GFA)的成分范围. 这些计算结果与已有的Ni-Zr和Cu-Zr系非晶晶化激活能和Zr-Ni-Al系ΔT_x的实验数据相吻合, 与Zr-Ni-Cu薄带的X射线衍射结果也符合得很好. 基于CSRO模型的动力学计算表明, 在最佳GFA成分范围内, Zr-Ni-Cu基合金的非晶形成临界冷却速度为~100 K/s量级, 符合目前制备块体非晶的实际冷却速度水平.     

基于第一原理方法的有序Si50Ge50合金的声子谱的压力依赖性和热动力学属性

使用第一原理计算了有序闪锌矿合金Si50Ge50的声子谱，与0GPa压力下的能带结构和直到20GPa压力的声子扩散曲线的压力依赖性．计算发现，在14GPa时，横向声学模式由压力导致软化，声子频率达到0，这表明对称性被打破，在高压下有新相生成．     

Cu在非晶合金Fe—Zr—B结晶过程中的作用

利用场离子显微镜－原子探针和透射电子显微镜研究了Ｃｕ在非晶合金Ｆｅ－７Ｚｒ－３Ｂ－１Ｃｕ初晶转变过程中的行为，结果表明，结晶前有富Ｃｕ的原子团簇形成，结晶过程中富Ｃｕ的原子团簇为α－Ｆｅ相提供形核位置，有效提高了α－Ｆｅ的形核密度。     

电脉冲作用下Al-22％Si合金的价电子理论研究

基于固体与分子经验电子理论（EET），计算了Al—22％Si合金熔体相价电子结构参数，研究了铝硅合金熔体基元键络对温度（能量）变化的敏感性及其对组织形态的影响．结果表明，低过热铝硅合金熔体中n4值较大的Si-Si团簇为过共晶铝硅合金初生硅形核提供了核心，对其周围的Al—Si团簇产生强烈的“类拖曳”效应；熔体温度的变化较明显地影响了该核心键络的稳定性，从而影响了组织形态；脉冲电场作用于合金熔体后，不可恢复地改变了Si-Si团簇键络稳定性，从而对合金凝固组织形态起到变质作用，施加电脉冲的能量越高，Si—Si团簇越不稳定，电脉冲孕育效果越显著．     

Sm3(Fe,Ti)29Nx/α-Fe双相纳米耦合永磁材料的制备

研究了熔体快淬工艺及添加元素Ti对Sm—Fe合金相的形成及结构的影响，成功制备了Sm3（Fe，Ti）29Nx／α-Fe双相纳米耦合永磁材料．研究发现，快淬薄带由Sm3（Fe，Ti）29和α-Fe两相组成，晶化前在纳米晶周围存在部分非晶相，晶化后的晶粒间晶界平直光滑、且晶粒间结合紧密没有界面相，为晶粒间直接接触耦合．对甩带后的样品采用750℃保温10min的晶化退火得到的颗粒比较细小且均匀．氮化磁粉磁滞回线的第二象限没有出现明显的台阶，表现为单相永磁材料的特点，说明硬磁相Sm3（Fe，Ti）29M与软磁相α-Fe晶粒之间的交换耦合作用已形成．     

R—Fe—Al赝三元系富Fe区相图的研究（R=Dy0.65Tb0.25Pr0.1）

采用光学显微镜、X射线衍射、EPMA和DTA技术研究了R—Fe—Al(R=Dy_(0.65)Tb_(0.25)Pr_(0.1))赝三元系富Fe区1000℃等温截面.该截面由9个单相区、14个两相区和6个三相区组成。对于R—Fe赝二元系,除R_3Fe_(17),化合物外,其它化合物的均匀范围都向化学计量的富稀土一侧偏移.当以Al部分替代Fe的含量x=015时,R(Fe(1-x)Al_x)_2的均匀范围移回到化学计量成分;在0.15相似文献   

Ag-Cu合金的原子体积和体积函数

建立了原子体积相互作用的 9种函数 .由各V 函数计算Ag Cu合金的平均原子体积和晶格常数分别彼此相等 ,并与实验值符合较好 .由各理论函数计算的组元平均原子体积、特征原子体积各不相同 .只有对能量、体积和电子结构的相关性进行研究后 ,才能正确选择V 函数 ,才能建立合金系的完整知识系统 ,为科学设计新合金奠定基础 .对Ag Cu系中亚稳相的晶格常数与成分的关系也进行了讨论     

高取向热解石墨纳米孔的制备、控制及纳米结构的模板合成

高取向热解石墨（HOPG）单层及多层纳米可作为结构模板合成金属或半导体纳米结构。本文介绍了作者最近有关用高聚焦离子束轰击和热氧化法在HOPG上制备大小、深度（单层、多层）、密度可控的纳米孔,以及控制纳米孔的形成位置制备周期性的纳米孔有序阵列等工作。并对用HOPG纳米孔作为结构模板合成金属或半导体纳米结构及其有序阵列体系也作了介绍。     

变Al组分AlGaN/GaN结构中的二维电子气迁移率

AlGaN/GaN结构中Al组分对2DEG迁移率有显著的影响,但对这种现象的机理分析非常欠缺,尚不清楚.结合最近研究的实验数据,采用多种散射机制联合作用的解析模型对变Al组分AlGaN/GaN结构中的二维电子气迁移率做了理论计算和分析,所考虑的散射机制包括声学形变势散射、声学波压电散射、极性光学声子散射、合金无序散射、界面粗糙散射、位错散射、调制掺杂远程散射等.发现势垒层Al组分增加引起的2DEG密度增大是造成各种散射作用发生变化的主要因素.77K下2DEG迁移率随Al组分的变化主要是由界面粗糙散射和合金无序散射决定,室温下这种变化则主要由极性光学声子散射和界面粗糙散射决定.计算的界面粗糙度参数与势垒层Al组分的函数关系说明,Al组分增大所造成的应力引起AlGaN/GaN界面粗糙度增大,是界面粗糙散射限制高Al异质结2DEG迁移率的一个重要因素.