计算典型结构金属元素空位形成能的新方法

在Tiwari和Patil计算空位形成能的模型基础上,对金属表面能的计算方法进行了改进,计算了面心立方(fcc)、体心立方(bcc)、密排六方(hcp)典型金属的空位形成能,并引入能量修正因子,可使理论计算结果与实验值基本一致,对fcc, bcc, hcp结构金属的能量修正因子分别取1.292,1.265和1.357,可以比较精确地计算fcc, bcc, hcp金属的空位形成能.     

钇在高压下的弹性性质和相稳定性研究

运用密度泛函平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA),对钇的3种结构相(体心立方bcc、面心立方fcc和六角密排堆积hcp)的总能和电子结构进行计算,得到了hcp结构的状态方程、价电子分布情况以及各种相在不同压力下的弹性常数和体模量,结果表明理论计算与实验值吻合得很好,比用局域密度近似(LDA)方法有了很大的改善.此外,还发现hcp相在加压到40GPa时发生相变,fcc是稳定的相.     

金属元素镁高压属性的第一性原理研究

通过第一性原理计算方法，研究了金属元素镁在高压下的电子属性。电子性质的计算指出，镁的三个高压结构体心立方（bcc）、面心立方（fcc）和简单六角（sh）都是金属相结构，但其金属性比常压结构六角密堆（hcp）弱；通过与镁常压电子结构比较可知，d带贡献的增加以及p-d杂化的增强可能是高压下镁金属性降低的一个原因。镁高压fcc和sh结构的电子局域函数（ELF）通过与常压hcp结构以及高压fcc、sh结构的ELF比较，发现镁的这两个高压结构的价电子被高度排挤到晶格间隙区域，这一特殊现象与其他碱金属和碱土金属元素锂、钠、钾以及钙相似。     

金属Cr的电子结构和物理性质

依据纯金属单原子理论(OA)确定了体心立方结构(bcc)Cr的电子结构为[Ar](3dc)3.32(3dn)2.26(4sc)0.25-(4sf)0.17,并对Cr的面心立方结构(fcc)和密排六方结构(hcp)初态特征晶体和初态液体的电子结构进行了研究.在此基础上,定性地解释了Cr的电子结构和晶体结构之间的关系:bcc→hcp→fcc结构的转变过程中,dc电子逐渐减少(3.32→3.24→3.14),sc电子逐渐增加(0.25→0.28→0.32),电子云分布的对称性逐渐增强而方向性逐渐减弱,故形成晶体时配位数逐渐增加的现象;并通过计算得到了bcc Cr的势能曲线、弹性和热膨胀系数随温度的变化曲线.     

纳米结构金属空位形成能的研究

本文在Tiwari and Patil（Scripta Metallurgica,1975,9：833）计算空位形成能的模型基础上,研究了纳米结构金属的空位形成能计算方法,通过引入形状因子,并考虑晶粒尺寸效应,计算了面心立方（fcc）、体心立方（bcc）和密排六方（hcp）结构纳米金属的空位形成能.结果表明,纳米结构金属的空位形成能随着晶粒尺寸的减小而下降 晶粒尺寸不变时,空位形成能随着晶粒形状因子的增大呈线性下降趋势.     

贵金属Ir的原子状态与物理性质

据纯金属单原子理论确定面心立方结构（fcc）贵金属Ir的原子状态为[Xe]（5dn）^4.50（5dc）^2.50（6sc）^1.63_（6sf）^0.37,并对金属Ir的密排六方结构（hcp）和体心立方结构（bcc）初态特征晶体及初态液体的原子状态进行研究;在此基础上,解释Ir的原子状态与晶体结构的关系,计算fcc-Ir的势能曲线,体弹性模量、线热膨胀系数、晶格常数和比热容等随温度变化的曲线.研究结果表明：计算值与实验值基本吻合,计算值可用于电催化剂的优化设计.     

形状记忆材料的热力学设计

以新一代溶液模型考察了合金元素对Fe-Mn-Si基合金层错能的影响，并预测了Fe-Mn-Si合金面心立方(fcc)→密排六方(hcp)马氏体的相变温度．应用规则溶液模型计算了含Ce和Y的ZrO2基陶瓷四方(t)→单斜(m)马氏体相变的自由能，结合测得ZrO2基陶瓷的强度，预测了马氏体相变的开始温度．对Ni-Mn-Ga磁驱动记忆合金的磁性转变温度Tc、体心立方至体心正方(bcc→bct)马氏体相变温度Tmart和饱和磁化强度Ms与成分的关系进行了优化，提出了具有较佳综合性能的成分范围．应用热力学方法对Fe-Mn-Si基合金、ZrO2基陶瓷和Ni-Mn-Ga铁磁合金等形状记忆材料作出的成分设计均与实验结果符合较好．     

变分累积展开对不同格点结构的磁性薄膜的热动力学性质的研究

采用变分累积展开方法，研究了面心立方(fcc)、体心立方(bcc)格点上Heisenberg磁性薄膜的热动力学性质．计算其临界温度、内能和热容到了三级累积展开．作为一个特例，对自旋1／2铁磁性薄膜，给出了这些物理量随温度和薄膜原子层数的变化关系．并与简立方(sc)情形下的相应结果作了比较．     

部分bcc和fcc金属点缺陷性能的第一原理计算

缺陷对金属及合金的物理和机械性能有显著的影响.点缺陷如空位和间隙性能有助于理解金属和合金的热力学及动力学行为.使用第一原理软件CASTEP模块计算了体心立方结构金属V,Cr,Fe,Nb,Mo,W和面心立方结构金属Ni,Rh,Pd,Cu,Zn,Ag的单空位形成能、结合能、自间隙形成能.计算结果表明:所有结合能的计算值均高于实验值,空位形成能的结果与其他计算方法的结果比较接近;对于bcc结构,110或111哑铃间隙构型能量最低,结构最稳定,与其他计算方法结论一致;fcc结构的100哑铃或八面体间隙构型能量最低,结构最稳定;空位形成能的值大约是结合能的1/3-1/4;间隙形成能与体弹性模量B有关,随着B的增大而增大.     

金属氢的基态及超导电性

给出金属氢3种可能结构(bcc, fcc和hcp)的基态能量 表达式及力、 热物性, 并讨论金属氢 (fcc结构)的BCS弱耦合与Eliasherg强耦合超导电 性. 计算结果表明, 根据能量最低原理, 金属氢基态的fcc结构处于能量上更有利的位 置, 其晶格常数a=0.226 324 nm, 强耦合电-声耦合常数λ=1.806, 临界温度Tc=179.126 K.     

一种估算金属空位形成能的半经验方法

在Ｂｒｏｏｋｓ模型的基础上,改进了表面能的计算方法,并对ｂｃｃ,ｆｃｃ和ｈｃｐ金属的空位形成能进行了计算,发现计算结果与实验测试平均值间存在线性关系,引入能量修正因子修正后可使两者基本一致,由此发展的半经验方法可对金属空位形成能进行有效预测。     

Solid solution or amorphous phase formation in TiZr-based ternary to quinternary multi-principal-element films

TiZr-based multicomponent metallic films composed of 3–5 constituents with almost equal atomic concentrations were prepared by cosputtering of pure metallic targets in an Ar atmosphere.X-ray diffraction was employed to determine phase composition,crystalline structure,lattice parameters,texture and crystallite size of the deposited films.The deposited films exhibited only solid solution(fcc,bcc or hcp) or amorphous phases,no intermetallic components being detected.It was found that the hcp structure was stabilized by the presence of Hf or Y,bcc by Nb or Al and fcc by Cu.For the investigated films,the atomic size difference,mixing enthalpy,mixing entropy,Gibbs free energy of mixing and the electronegativity difference for solid solution and amorphous phases were calculated based on Miedema’s approach of the regular solution model.It was shown that the atomic size difference and the ratio between the Gibbs free energies of mixing of the solid solution and amorphous phases were the most significant parameters controlling the film crystallinity.     

Wigner固体平均势的计算

修正了Callaway J计算Wigner固体的平均势理论中出现的错误。以单原子的bcc和fcc结构的金属为例,建立了计算Wigner固体的平均势的理论。理论结果表明:金属晶体的平均势与晶体的晶格常数a的倒数1/a成正比。对一些常用的bcc和fcc结构的金属晶体的平均势进行了数值计算,获得了大量具有应用价值的计算结果。     

CO在hcp(0001)和fcc(111)面上吸附的间接相互作用

本文采用格林函数方法,用单电子理论在紧束缚近似下研究了一氧化碳在过渡金属六角密排(0001)面和面心立方(111)面上吸附的间接相互作用。计算中采用复能积分方法避免了由于存在分裂态与共振态给计算带来的困难。计算得到一氧化碳在hcp(0001)面及fcc(111)面上的吸附结构。     

Microstructural evaluation and nanohardness of an AlCoCuCrFeNiTi high-entropy alloy

An AlCoCuCrFeNiTi high-entropy alloy(HEA) was prepared by mechanical alloying and sintering to study the effect of Ti addition to the widely studied AlCoCuCrFeNi system. The structural and microstructural characteristics were investigated by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM), and transmission electron microscopy(TEM). The formation of four micrometric phases was detected: a Cu-rich phase with a face-centered cubic(fcc) structure, a body-centered cubic(bcc) solid solution with Cu-rich plate-like precipitates(fcc), an ordered bcc phase, and a tetragonal structure. The XRD patterns corroborate the presence of a mixture of bcc-, fcc-, and tetragonal-structured phases. The Vickers hardness of the alloy under study was more than twice that of the AlCoCuCrFeNi alloy. Nanoindentation tests were performed to evaluate the mechanical response of the individual phases to elucidate the relationship between chemical composition, crystal structure, and mechanical performance of the multiphase microstructure of the AlCoCuCrFeNiTi HEA.     

金属Hf的电子结构和物理性质

依据金属单原子理论（ＯＡ） 确定了密排六方结构（ｈｃｐ） αＨｆ 的电子结构为［Ｘｅ］（５ｄｎ）０ ．３６８０（５ｄｃ）２．０４１ ４（６ｓｃ）１．４０６ ６（６ｓｆ）０．１８４０ ,通过计算得到了其势能曲线、晶格常数、结合能、弹性和热膨胀系数随温度的变化,对其体心立方结构（ｂｃｃ）和面心立方结构（ｆｃｃ）初态特征晶体和初态液体的电子结构进行了研究,分析了ｆｃｃ 结构的Ｈｆ 不能以纯组元的形式在自然界中存在的原因,得到了不同晶体结构Ｈｆ 的结构参数和性能参数,为金属Ｈｆ 及其相关材料的理论设计提供了完整的数据资料．