含合金元素γ-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γ-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γ-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γ-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.     

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．     

余氏理论和程氏理论在合金研究中的应用

介绍了余氏理论，程氏理论在合金价电子结构计算和研究中的应用，以程氏的程运动界条件为衔接点阐述了“两个理论”的关系，应用“两个理论”的吉论定义了合金中的相结构因子和界面结构因子两组价电子结构参数。     

应用相结构因子研究合金元素的固溶强化

利用固体与分子经验电子理论(EET),计算了奥氏体及马氏体中含碳的质量分数w C <0.8%的含碳结构单元及w C =0.2%的一元合金结构单元的相结构因子n A ,n B ,从电子结构层次探讨了含碳间隙固溶体和合金置换固溶体对γ-Fe,α-Fe产生的固溶强化,基于原子间的键合力提出了固溶强化判定系数s.研究发现将判据应用到含碳及合金元素的固溶体中时,计算结果与实验结果非常相符.     

一些A_2，B_2型结构电子化合物的价电子结构分析及相变点计算

本文应用经验电子理论对一些具有Ａ＿２，Ｂ＿２型结构的电子化合物进行了价电子结构分析及相变点计算。指出了Ｈｕｍｅ－Ｒｏｔｌｉｅｒｙ和Ｐａｕｌｉｎｇ在合金元素价数问题上的矛盾所在，并分析了电子化合物相的稳定性因素．     

γ-FeMn合金平均原子磁矩的理论计算

本文根据文献[1]提出的经验电子理论,利用集团变分方法,计算了γ-FeMn合金的平均原子磁矩随合金浓度的变化曲线,得到了与中子衍射实验相一致的结果,同时给出了γ-FeMn合金的价电子结构的BLD分析结果,并讨论了合金中局域环境对原子磁矩的影响。     

Mn含量对铸造高铌TiAl合金组织和性能的影响

选择两种Mn含量不同的高铌TiAl合金Ti46Al8Nb2Mn0.2B和Ti46Al8Nb1.3Mn0.2B,通过热等静压(HIP)及后续热处理,结合组织和力学性能的分析,研究了Mn含量对高铌TiAl合金的组织和性能的影响.XRD和SEM背散射电子实验结果表明:Mn含量较高的Ti46Al8Nb2Mn0.2B合金,经热等静压及循环热处理,得到的双态组织较粗大,并且有少量脆性β相存在;Mn含量较低的Ti46Al8Nb1.3Mn0.2B合金,经热等静压后直接在双相区长时间保温处理,得到了细小的双态组织,并且完全消除了β相.室温拉伸实验表明,Mn含量的降低提高了Ti46Al8Nb1.3Mn0.2B合金的力学性能,其延伸率、屈服强度和断裂强度分别达到2.4%、548MPa和660MPa.断口形貌分析表明,室温下两种合金都属于解理断裂.     

Cu-Ni-Si合金的价电子结构分析

基于固体与分子经验电子理论(EET),对纯金属晶体Cu以及合金固溶体Cu-Ni、Cu-Si和Cu-Ni-Si进行价电子结构分析,建立相空间价电子结构计算模型和方法,从相空间价电子结构角度探讨合金元素的合金化行为。计算结果表明:Cu处于第15杂阶,Ni处于第8杂阶,Si处于第2杂阶,Cu-Ni-Si晶胞的最强键上共价电子数达到了0.45722,这说明合金元素Ni和Si的溶入,能够提高纯铜晶胞的原子键引力,强化铜基体。     

Ni-Co固溶体合金价电子结构分析——Co在合金中作用的初步探讨

本文应用经验电子理论,对工业范围内(Co含量<25％)的Ni—Co固溶体合金的价电子结构进行计算,给出了价电子结构分布参数(键共价电子对数、共价电子总数、晶格电子总数)。计算的理论键距、理论磁距与实验值符合得很好。本文还初步探讨了Ni基高温合金中加Co的微观本质。为进一步研究合金的宏观物理、化学性质提供了微观资料。     

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.     

αFe-P固溶体价电子结构分析

本文对αFe-P固溶体提出了一个新的晶体结构模型,并就此模型利用“固体与分子经验电子理论”计算了固溶体的价电子结构。结合固溶体不同成分下晶格常数实验资料,导出了各种成分固溶体内代位磷原子和间隙磷原子的相对数量,提出了αFe-P固溶体的近似价电子结构,并讨论了γ′Fe_(>4)P相的时效析出及伴随的反常点阵常数变化。     

金属陶瓷断裂韧性的价电子结构设计

依据固体分子经验电子理论,运用键距差方法,计算了不同成分金属陶瓷中陶瓷相的价电子结构,讨论了Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ元素对陶瓷相价电子结构的影响,找出了金属陶瓷的断裂韧性与陶瓷相价电子结构之间的关系,据此推导出金属陶瓷的断裂韧性与其成分之间的关系式,并初步进行了实验验证     

4d过渡金属在L10-TiAl中占位的第一原理研究

采用第一原理赝势平面波方法研究了TiAl-X(X为4d过渡金属)超胞合金体系的几何、能量与电子结构。通过对Ti7Al8X与Ti8Al7X超胞的合金形成能的计算、比较与分析发现:合金化元素的外层电子数,特别是外层的d电子数对其在L10-TiAl合金中的占位有非常明显的影响,d电子数较少的前过渡金属Y,Zr,Nb和Mo主要优先占据Ti原子位,而d电子数较多甚至是满d壳层的Rh,Pd,Ag和Cd则主要优先占据Al原子位。而介于这两种情况中间的Tc和Ru合金化元素,表现出微弱的趋势,分别偏重占据Ti原子位和Al原子位。通过合金化元素价电子态密度图的变化,较好地解释了4d过渡金属在L10-TiAl合金中的占位规律。     

Fe，Co，Ni的价电子结构分析及物理性能计算

应用《固体与分子经验电子理论》计算了α-Fe,β-Co和Ni的价电子结构,在此基础上,计算了它们的居里温度、磁矩、结合能和熔点．计算结果与实验值相符．根据计算结果：这些元素的磁矩只与磁电子相关;居里温度除与磁电子相关外,还与磁性原子间的距离有关;结合能随共价电子数的增加而增大,随磁电子与哑对电子之和的减小而增大;对熔点起主要作用的是最强键上的共价电子对数,晶格电子项作用微弱,哑对电子起削弱作用,单个磁电子的作用可忽略．这些结果表明：α-Fe,β-Co和Ni的物理性能与其价电子结构密切相关,轨道间价电子的转化将改变这些磁性金属的物理性能．     

Fe对Ni-Mn-Ga形状记忆合金相变和力学性能的影响

研究了Fe含量对Ni56Mn25 xFexGa19(x=0～10)合金的微观组织结构、相变行为、力学性能和记忆特性的影响规律.当x 4时,Ni56Mn25–xFexGa19合金仍然保持着单一的四方结构马氏体相;当x 6时,合金呈现为马氏体相和面心立方γ相组成的双相结构.相对于马氏体相,γ相为富Ni和富Fe相,其含量随Fe含量的增加而增加.随着Fe含量增加,合金的马氏体相变温度逐渐降低,其峰值温度从x=0时的356℃降低至x=10时的170℃,这主要归因于马氏体相尺寸因素和电子浓度的综合作用.通过添加Fe替代Mn在合金中引入的γ相可提高合金的强度和塑性,但最大形状记忆回复应变从x=0时的5.0%降低到x=6时的2.0%.     

淬火温度对U-2.5wt% Nb合金组织及力学性能的影响

开展了不同热处理状态下U-2.5wt% Nb （U-2.5Nb）合金的静动态力学性能实验,利用金相显微镜、X射线衍射、扫描电镜等手段研究了淬火温度对U-2.5Nb合金显微组织结构的影响.结果表明：随着淬火温度（800℃至620℃）不断降低,U-2.5Nb合金的显微组织和相结构发生显著变化,由含铌的过饱和α''单相斜方结构过渡为α+γ₂双相结构.强度随淬火温度降低而下降,而塑性显著增加.压缩载荷下,655℃（α+γ₁双相）快速淬火处理后的屈服强度最低,这可能是由于γ₁相是富铌相,该温度下快速淬火的组织中α″相较高所导致的.     

CF钢及其氢行为的电子理论研究

应用余氏理论(EET)对CF钢及其氢介入后的价电子结构参数进行计算分析,研究了主要合金元素Cr、Mn、Mo对CF钢的强韧性能及氢在其中扩散聚集行为的影响,对解析CF钢的物理本质做出新的探索.研究结果表明,合金元素的加入使CF钢在具有高强度的同时,保持了较高韧性,并且Cr、Mn、Mo对合金的强化作用依次递增,随着合金元素种类增多,强化作用更加显著.同时含碳合金结构单元对氢表现为排斥效果,其晶胞自身作为一种强障碍妨碍氢穿过,无碳合金晶胞是氢的强陷阱,降低了氢的扩散速度,这是CF钢焊接裂纹敏感性低的重要原因.提出参量Bh和nHT,前者描述了含碳结构单元抵御氢进入的能力,后者描述了当氢进入后,晶胞出现脆化的程度.这对利用EET理论研究氢对材料的影响提供了新的价电子结构参数.     

富Al区Fe－Al合金复杂相的价电子结构及熔点计算

应用固体与分子经验电子理论，对富Ａｌ区Ｆｅ－Ａｌ合金复杂相Ｆｅ＿２Ａｌ＿５的价电子结构进行了分析，并对其熔点进行了计算。     

Fe3Al金属间化合物的价电子结构分析

依据固体与分子经验电子理论，对Ｆｅ３Ａｌ金属间化合物进行了价电子结构分析，建立了ＤＯ３型晶胞的键络模型，为揭示合金成分－结构－性能与Ｆｅ３Ａｌ合金相价电子结构的关系作了一些初步的尝试。     

700℃以上超超临界电站锅炉过热器管材用典型镍基合金的平衡析出相规律

利用热力学计算软件Thermo--Calc及镍基合金数据库,计算了三种700℃以上超超临界电站用过热器管道材料Inconel740、Inconel617和GH2984合金的热力学平衡相图,并对比了三种材料主要析出相的析出行为.计算结果表明:三种合金主要的析出相包括γ、γ'、碳化物、σ、η、δ、μ及α--Cr等,凝固过程中Mo、Nb和Ti元素偏析严重,会降低合金的初熔点,因此后期均匀化退火处理十分重要.另一方面,750℃时Inconel740合金γ'相析出量大于另外两种合金,并且Al和Ti含量对γ'相和η相析出行为有较大影响.碳化物的计算表明,Inconel617合金一次碳化物与另两种合金不同,并且其二次碳化物的析出温度范围最大.GH2984合金中Fe含量较大时会导致σ相出现,对合金的性能产生不利影响.