人造金刚石金属包覆膜内γ-(FeNi)(111)与Fe3C(004)晶面上原子匹配关系与电子密度分析

用透射电子显微镜(TEM)检测了高温高压下铁基触媒合成金刚石外的金属薄膜,发现存在大量的合金相γ-(FeNi)与高碳相Fe3C,但未发现石墨与金刚石结构.γ-(FeNi)(111)晶面与Fe3C(004)晶面上的原子有对应匹配关系.应用余氏理论(EET)计算了γ-(FeNi)/Fe3C界面的共价电子分布,发现一级近似下两晶面的平均共价电子密度(简称电子密度)连续,符合程氏理论(TFDC)提出的"相邻晶面电子密度连续"的原子边界条件.分析认为,γ-(FeNi)与FeaC分别是金属薄膜中形成金刚石的催化相和过渡相.     

铁铝化合物/碳化钛复合材料的界面电子结构

金属间化合物高温性能优异,并可通过裂纹桥连作用改善韧性,它与陶瓷形成的复合材料具有优异的力学性能.文中利用固体与分子经验电子理论,研究了B2结构FeAl金属间化合物与Bl结构TiC陶瓷两相的界面电子结构.经价电子结构计算得到,B2结构FeAl相有26种原子组态,B1结构TiC相有20种原子组态.采用晶面共价电子密度模型,计算了各种原子组态下FeAl相(100),(110)和(200)晶面,以及TiC相(100),(110)和(111)晶面的共价电子密度.结果表明,FeAl的(100),(200)晶面与TiC的三个晶面上的电子密度值差别均较大,而FeAl的(110)晶面与TiC的(100)晶面上电子密度在一级近似范围内是连续的.采用适当的制备工艺使复合材料中存在更多的(110)FeAl∥(100)TiC界面,有可能使这种复合材料具有更为优异的力学性能.     

γ-Fe(111)，Co(0001)，Ni(111)，C(0001)晶面电子密度计算及触媒作用优劣的价电子结构分析

由于Fe,Co,Ni元素密集面上的原子与石墨层面上单号原子间距相近,常用作触媒,使石墨在较低压力和温度下直接转化为金刚石,异相界面上电子密度的大小和差异直接影响其结合能力.笔者应用余瑞璜教授的固体与分子经验电子理论,对Fe,Co,Ni,C的价电子结构进行了键距差(BLD)分析,发现γ-Fe处于B种杂化第12阶, Co 在第12 阶,Ni在第10 阶,C在第6 阶.计算出γ-Fe(111),Co(0001),Ni(111),C(0001)晶面的平均共价电子密度(简称电子密度)分别为38.272 8 nm - 2,54.603 5 nm - 2,54.766 6 nm - 2,76.334 0 nm - 2.作为触媒,Co 和Ni优于Fe.     

余氏理论中原子平均共价电子密度研究

在价电子理论中提出了原子平均共价电子密度的概念 ,计算了马氏体中典型结构单元内各晶面上的原子平均共价电子密度 .研究表明 :在相邻晶面上的原子平均共价电子密度应连续是不同结构类型单元相邻的必要条件 ,把此条件应用于余氏理论的价电子结构计算中 ,可以消除或减少多重解 .     

含合金元素Υ－Fe晶胞价电子结构及其对相变过程的影响

利用固体与分子经验电子理论，对奥氏体中含合金元素Υ—Fe晶胞的价电子结构进行了计算分析．结果表明，合金元素溶入Υ—Fe晶胞后，其价电子结构发生了较大变化，Fe原子杂化态向较高杂阶迁移，其相结构因子均有不同程度的增加．同时晶胞内形成了由强键组成的八面体结构，阻碍了原子的移动，使得Υ—Fe晶胞在相变过程中产生“类拖曳效应”，提高过冷奥氏体的稳定性，亦会延缓马氏体相变的进程．     

B2基准晶类似相的结构及摩擦行为

研究了具有B2及其超结构的一类特殊准晶类似相．以Al－Cu－Mn和Al－Cu合金系为例介绍其相种类，并且证实它们均为等电子浓度相类似相，并分析了这些相的晶体结构，揭示了其与准晶的联系．发现了与Al－Cu类似相有关的B2化学孪晶模式，即180°/[111]操作，该模式可导致生成具有五边形局部原子排列和B2结构的五次孪晶．报道了Al－Cu－Fe合金系中成分不同的B2相的摩擦性能，发现价电子浓度e／a对摩擦因数有明显影响，e／a值接近1．86的样品（即Al－Cu－Fe准晶的e／a）具有接近准晶的摩擦因数，而e／a偏离越大，摩擦因数就越大．这说明具有准晶价电子浓度的B2结构才可能是准晶类似相．     

MPCVD金刚石薄膜形貌与晶向

以甲烷、氢气做为气源,利用微波等离子气相沉积的方法在硅片上沉积金刚石薄膜。研究了不同浓度的甲烷对金刚石薄膜形貌和晶向的影响。结果表明:当甲烷浓度为2.44%时,金刚石薄膜晶粒尺寸小,晶形较差,晶面取向以(111)、(220)面为主;甲烷浓度为0.50%时,金刚石薄膜晶粒尺寸较大,晶粒棱角分明,晶面取向以(111)面为主。     

Fe-Ni合金中相能量的修正嵌入原子法计算

运用修正嵌入原子法(MEAM)系统地研究了Fe-Ni合金中,面心立方和体心立方两种结构的有序相和无序相能量.在用MEAM计算无序相能量时,引入原子占据某一阵点的几率与成分的等同关系.计算结果表明,α(bcc)和γ(fcc)两种无序相在347°C时的平衡原子分数分别为8.6%Ni和31.5%Ni,与相图基本符合.基于3种有序相的能量计算,可预期FeNi3最稳定,FeNi次之,而Fe3Ni最不稳定,这与文献报道的实验结果相符.     

Fe-Ni合金中相能量的修正嵌入原子法计算

运用修正岩入原子法（MEAM）系统地研究了Fe-Ni合金中，面心立方和体心立方两种结构的有序和无序相能量，在用MEAM计算无序的相能量时，引入原子占据某一阵点的几率与成分的等同关系，计算结果表明，α（bcc)和γ（fcc)两种无序相在347℃时平衡原子分数分别为8．6％Ni和31．5％Ni，与相图基本符合，基于3种有序相的能量计算，可预期FeNi3最稳定，FeNi次之，而Fe3Ni最不稳定，这与文献报道的实验结果相符。     

Si促进C、Mn枝晶偏析的价电子理论分析

利用固体与分子经验电子理论建立了团球γ-(Fe,Mn)3C共晶体增强奥氏体γ钢基自生复合材料(EAMC)初生奥氏体枝晶的价电子结构.在提出晶胞对溶质原子的"键约束因子"δi概念的基础上,结合元素平衡分配系数k0的统计物理定义,得出δi愈大,原子固相位垒QS愈大,则原子愈容易由固液界面向液相扩散,k0增大;反之,k0减小的观点.据此解释了Si促进EAMC凝固过程中C、Mn元素(k0<1)枝晶偏析的原因:Si的加入使EAMC初生奥氏体枝晶中δC、δMn较小的γ-Fe-C-Si与γ-Fe-C-Mn-Si晶胞的相对数量增加,δC、δMn较大的γ-Fe-C-Mn晶胞减少,降低了C、Mn元素的QS.     

Tb_(0．3)Dy_(0．7)(Fe_(1-x)Al_x)_(1．95)合金的磁性、磁致伸缩和Mssbauer

系统研究了室温下Tb0．3Dy0．7(Fe1-xAlx)1.95(x=0,0．05,0．1,0．15,0．2,0．25,0．3,0．35)合金中金属Al替代Fe对磁性、磁致伸缩、自旋重取向和穆斯堡尔谱的影响．结果发现,x<0．4时,Tb0．3Dy0．7 (Fe1-xAlx)1.95完全保持MgCu2立方Laves相结构．磁化强度和磁致伸缩测量发现,x<0．15时,添加少量Al有助于减小磁晶各向异性,并且随着Al替代量x增加,磁致伸缩λs、内禀磁致伸缩λ111和Curie温度Tc大幅度降低．多功能磁性测量系统PPMS的研究和Mossbauer效应表明,Tb0．3Dy0．7(Fe1-xAlx)1．95合金的易磁化方向随成分和温度在{110}面逐渐偏离了立方晶体的主对称轴,即自旋重取向．室温下,当x=0．15时,Tb0．3Dy0．7(Fe1-xAlx)1．95合金中出现了少量非磁性相;x>0．15时,该合金完全呈顺磁性;而77K温度下x=0．2时合金仍然呈磁性相．     

Fe—C马氏体硬度的价电子结构分析

根据固体和分子经验电子理论,同时考虑键距差和磁矩差,建立了Fe-C马氏体的价电子结构．假设马氏体是由含C的和不含C的两种结构单元自由组成．不含C单元中的Fe原子处在与α-Fe相似的A型杂化第8阶上,则晶格常数、平均磁矩、最强键上的共价电子对数分别为a     

类金属对(Fe_(80)Ni_(20))_(78)Si_xB_(22-x)系非晶磁性合金居里温度和晶化温度的影响

研究了类金属 Si 和 B对(Fe_(80)Ni_(20))_(78)Si_2B_(22-x) 系非晶磁性合金居里温度T_c 和晶化温度T_x 的影啊。实验发现,随Si 含量的增加(或随 B 含量的减少),T_c 降低,T_x 增加。T_c 的这一变化规律可用本文提出的有效 Fe 原子数的变化来解释;T_x 的变化规律可用类金属价电子密度 e/a 的变化来解释。     

钙钛矿型铁电材料立方相价电子结构理论计算

应用固体与分子经验电子理论(EET)计算BaTiO3,BaZrO3,PbTiO3,PbZrO3,KNbO3,NaNbO3,CaTiO3,SrTiO38种典型立方相钙钛矿氧化物的价电子结构,并讨论晶体中各组成原子的实际价电子数.计算结果表明:8种钙钛矿氧化物的价键电子结构表现为离子性和共价性的混合,原子的种类是影响化合物价电子结构的重要因素,而相同的晶体结构决定了价电子分布的相似性;组成晶体的原子的实际价电子数与标准自由离子电荷有差异,且具有与玻恩有效电荷相似的特点.     

d-Fe晶面电子结构及其与氨合成催化性能关系的量子化学研究

分别用DV-X_α和薄膜层EHMO方法计算铁原子簇Fe_9、Fe_(15)和α-Fe(111)、(100)、(110)三个晶面的电子性质.在上述三个晶面中,(111)面表面原子的排列最为疏松,从态密度分析可知:(111)面表层d带最窄,费米能级附近总的态密度、d轨道态密度和dxz、dyz轨道的电子密度最高,有利于N_2的化学吸附与活化,从而对这三个晶面催化活性的差异作出了合理的解释.     

C+离子注入与CoSi2薄膜应力的研究

根据改进的Thomas-Fermi-Dirac模型,分析了CoSi 2 薄膜中本征应力的起源,证明了基体与薄膜的原子表面电子密度差是薄膜本征应力的来源.实验在Si(100)基体注入碳离子(C + ),然后沉积钴(Co)薄膜,再进行快速退火(Rapid Thermal Annealing,简称RTA)形成二硅化钴(CoSi 2 )薄膜,发现薄膜中的应力随C + 离子注入剂量的增加而减少,理论计算了由C + 离子注入引起的应力减小的数值,并与实验结果进行了比较.     

镍基体上银和铜膜的择优取向及其价电子分析

目的研究在Ni（100）基体上沉积Ag和Cu膜的择优取向的形成机理。方法采用X-射线衍射进行分析,根据固体与分子经验电子理论（EET）的键距差（BLD）方法,计算Ni（100）晶面、Ag和Cu的33个晶面的平均电子密度及相对电子密度差。结果X-射线衍射分析结果表明,在Ni（100）基体上沉积Ag和Cu膜的主要择优取向为（111）,其次依次为（100）和（110）。计算结果表明,2个晶面的电子密度差越小,相应的择优取向越强。结论从界面处电子密度的连续原理成功地分析了在基体上沉积薄膜的择优取向的产生机理。     

纳米晶(Fe,Cr)-N的制备与磁性

在氮气气氛下,球磨Fe80Cr20得到纳米晶(Fe,Cr)-N单相.通过X射线衍射分析,可知其为立方岩盐型CrN晶体结构.直到773K纳米晶还保持单相,在更高的温度分解为(Fe,Cr)-N和Fe-Cr固溶体.由于Fe原子和N原子的结合,Fe原子的内秉磁矩被消减.     

Fe_3X(X=Al,Si,Ga)合金力学性质的第一性原理研究

运用基于密度泛函理论的EMTO方法,研究了Fe3X(X=Al,Si,Ga)合金的力学性质.得到Fe3X合金处于无序的A2相结构、有序的DO3相结构以及L12相结构时的弹性常数,并分析了原子占位有序性与磁有序性的关联.研究结果表明:对于Fe3Al合金,铁磁L12相为非稳定相,DO3相和A2相的动力学稳定性(C′)依赖合金的磁有序性;非磁A2相不稳定,说明铁磁性使得无序相稳定;非磁的DO3相是稳定的,而且其C′比铁磁相略大,这一性质与Fe3Ga合金相似.对于Fe3Si合金,铁磁DO3相是稳定的,具有较大的C′,但非磁相的C′是负值,说明铁磁性才能保证该相的稳定性.因此,Fe3X合金的动力学稳定性与磁有序性和原子占位有序性高度相关.     

合金碳化物(Fe,Mo)_3C的磁性及磁致热力学性质

利用基于第一性原理的VASP软件计算钢中合金碳化物(Fe,Mo)_3C在0 K、0 Pa的磁矩和形成能,利用热力学平衡软件MTDATA计算合金碳化物(Fe,Mo)_3C的化学自由能改变量,利用Weiss分子场理论计算合金碳化物在12 T强磁场下的磁自由能改变量。结果表明,合金碳化物(Fe,Mo)_3C的磁矩主要来源于不同Wyckoff位置的Fe原子,8d位置的Fe原子对磁矩的影响比4c位置的Fe原子更大,而Mo原子会使合金碳化物的磁矩降低;合金碳化物Fe_2MoC、Mo_3C的形成能为负,表明这两种合金碳化物比Fe_3C和FeMo_2C更稳定;另外,Mo原子会降低合金碳化物(Fe,Mo)_3C化学自由能改变量,增大其磁自由能改变量。