镍的线热膨胀分析和磁性电子的键合作用

为了解释Ni的线热膨胀系数随温度变化的复杂关系,本文首先对Pauling的键距公式作出磁性电子作用的修正,进而导出了Ni的线热膨胀系数的关系式,式中包括两项:正常线热膨胀系数α_n,磁性转变线热膨胀系数α_m。并介绍了α_m的计算方法,不仅计算值与实验值相当吻合,而且定量地揭示了Ni中磁性电子具有弱的共价电子的行为。随着温度升高,磁性电子的键合作用减弱,以至最后消失。     

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     

La0.67Sr0.33MnO3/α-Fe2O3复合体系的低场磁卡效应

用化学方法制备了La0.67Sr0.33MnO3α-Fe2O3纳米颗粒复合样品,通过X射线衍射和振动样品磁强计对样品的结构和磁性进行了研究。由M-T曲线可知,居里温度Tc=358K,这表明α-Fe2O3的掺入可用于调节居里温度。由M-H曲线计算了样品在较低磁场下的磁熵变,并由La0.67Sr0.33MnO3与α-Fe2O3晶界间的反铁磁偶合微观机制对其磁性进行了解释。     

Ni_（50-x）Mn_（10＋x）Ga_（30）Cu_（10）系列Heusler合金的结构、马氏体相变和磁性研究

通过实验和第一性原理研究了Ni50-xMn10＋xGa30Cu10（x=0-10）系列Heusler合金的结构、马氏体相变和磁性.实验研究发现,当用Mn原子在化学上替换Ni原子,合金的晶格参数随成分线性增大,相应体系的马氏体相变温度线性降低;理论分析认为,体系合金的单胞尺寸和电子浓度的共同作用使马氏体相变温度随成分变化线性降低直至消失;体系中Mn对Ni原子的替换使交互作用较强的Ni（A,C）-Mn（B）原子对逐渐形成,这增强了磁性原子间总的交换耦合作用,实验观测到体系合金的居里温度随成分逐渐上升.基于KKR-CPA-LDA的第一性原理计算结果表明,在体系合金中Mn原子磁矩始终与Ni原子磁矩保持铁磁排列,且Mn原子为体系分子磁矩的主要贡献者,因此体系合金的分子磁矩随Mn原子数量线性增加,这与实验结果相一致.     

Fe,Cr及Fe（Cr ）合金磁矩的价电子结构分析

给出了确定单质或二元固溶体原子状态的简单快捷方法,应用该方法可清楚地给出固体中化学键网的分布、键强有关固体的其它特性,如熔点、电导率、磁矩、结合能、强度、韧性等,作为例子,建立了α－Fe,α-Cr和不同Cr含量F(Cr）合金的价电子结构,并对晶格常数和磁矩的实验结果给出了满意的价电子结构分析。     

经验电子论对P-S曲线的分析(Ⅰ)——Ni-Fe,Ni-Cu二元合金的电子结构

本文应用余瑞璜提出的“经验电子论”对P-S曲线(即Pauling-Slater磁三角曲线)右侧的两个f.c.c结构二元无序固溶体(Fe-Ni,Ni-Cu)的价电子结构和磁矩进行了分析,从微观的角度揭示了过渡族金属固溶体中稳定原子态随固溶体浓度迁移的规律,探讨了结晶固体中磁性的起源及P-S曲线的本质。最重要的观察是随着两种原子相对成分的变化,原子的杂阶向相等的方向转移,另一方面又尽量避免向哑对电子数多的方向转移。根据余瑞璜建立的B族元素结合能的普遍公式,这两种转移都是向使原子间结合能增加的方向发展,因此这个分析在数量上具体地表明了磁三角曲线形成的原因。     

Al-Mg-Si合金的价电子结构分析

用经验电子理论(EET)对Al—Mg—Si合金中主要成分(如α—Al、镁、硅，以及强化相(β—Mg2Si)的价电子结构进行计算，计算结果表明各成分晶胞最强键上的共价电子对数与其密度、熔点、硬度、电负性有对应关系；Mg、Si原子上次强键的共价电子分布有利于β相的形成。     

Ⅳ族元素掺杂的α-Fe的第一性原理研究

采用基于自旋极化的密度泛函理论的第一性原理方法,使用超原胞模型对Ⅳ族元素掺杂的α-Fe体系α-Fe:X(X=C,Si,Ge)的电子结构和磁学性质进行了系统研究.计算得到了α-Fe体系掺杂前后的能带结构、电子态密度及电荷密度分布等.对计算结果的分析表明:C、Si元素的替位使原胞的体积有所减小,而Ge的替位则导致原胞体积的增大;C和Ge的替位使得电荷密度分布的方向性增强,预示着C和Ge与周围原子相互作用有比较明显的共价性,而Si的替位却对周围电荷密度的影响很小;掺杂时,各替位原子本身基本上都没有表现出磁性,而各Fe原子都保持有磁性,其磁矩都比纯α-Fe中的Fe原子略大.     

团簇Ni4P的催化性质和磁性

以团簇Ni4P作为二元体系Ni-P非晶态合金的局域结构,采用密度泛函理论,在B3LYP/Lanl2dz水平下分别对不同重态下的构型进行优化计算,从HOMO、LUMO轨道贡献、各轨道未成对电子数、磁矩和自旋态密度角度分析发现:Ni、P原子对轨道贡献率受空间结构的影响,但受自旋多重度的影响极小;Ni原子是前线轨道的主要贡献者,P原子对其贡献亦不可忽略,说明催化活性是以Ni原子为主,P原子为辅所提供,且Ni原子最可能为团簇Ni4P的催化活性位点;构型1(4)～2(2)的磁性由d轨道上的自旋向上的α电子贡献,且四重态贡献较二重态更为显著,构型3(4)～3(2)的磁性主要由p轨道贡献;构型1(4)的磁矩分布范围最大,构型2(4)的磁矩分布次之;电子自旋具有不确定性,导致其α、β电子发生部分偏转.     

GaAs掺杂3d过渡族金属材料的局域电子结构和磁性

运用原子团模型研究了GaAs掺杂3d过渡族金属（Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni）的局域电子结构和磁性,计算采用基于密度泛函理论的离散变分方法．计算结果表明这8种掺杂元素的磁矩先增大再减小（按Sc—Ni排列）,当Mn被掺杂到GaAs后,磁矩达到极大,且Mn的磁矩在掺杂浓度为1.4％时与实验符合得很好．在包含两个掺杂原子的体系中,掺杂原子之间的耦合形式有明显的变化．对于不同的掺杂元素,掺杂原子和最近邻的As原子之间的耦合形式也有不同的变化．     

简单金属小团簇Aln（n=2～7）的磁性

使用自旋极化的密度泛函理论下的第一原理方法,对简单金属铝的小团簇Aln(n=2～7)的结构特性和磁性进行了理论计算.结果表明:团簇的结合能随着团簇中原子数的增加而增大;虽然Al是简单金属,但是其小团簇Aln(n=2～7)具有磁性,磁矩在1 μB和2 μB间变化;通过能级图分析了Aln团簇磁矩的变化规律.此外,还分析了Aln团簇的磁矩、结合能、能量的一阶和二阶差分随原子数n的变化,讨论了最稳定团簇Al5的电子结构和电荷密度.     

Fe-Si合金的价电子结构及磁性、范性的微观机制

本文对工业范围内Fe-Si合金的价电子结构进行了计算,给出了其价电子结构分布参数(共价电子数,晶格电子数、键共价电子对数)。算出的键距、磁矩的理论值与实验值符合得很好。并从价电子结构深度,探讨了Fe-si合金磁性和范性的微观本质。     

强磁场下贝氏体相变的热力学机制研究

借助微观组织观察,研究了外加强磁场对钢中贝氏体相变的影响,结果表明,12 T强磁场作用缩短了贝氏体相变时间,增加了贝氏体铁素体的体积分数,贝氏体铁素体板条更为致密。另一方面,本文考虑到磁场对材料磁矩、居里温度和结构参数的影响,扩展了经典磁自由能计算模型。结果发现,低于居里温度时,长程磁有序对贝氏体铁素体的磁性贡献占主导地位,高于居里温度时,短程磁有序对其磁性贡献最大。另外,磁致磁熵改变量在居里温度处达到最大值,表明此时磁场对贝氏体铁素体磁有序程度的影响最为显著。利用扩展模型计算得到的磁自由能变化规律与实验结果相吻合,扩展模型的有效性和准确性得到验证。     

氮化铁(α″-Fe16N2)的制备与磁性研究

对含有α″-Fe16N2相的块状铁氮合金的制备和磁特性进行了研究．利用NH3和H2的混合气体通入铁粉在高温下进行加热，然后通过淬火至低温，再经回火处理，形成一种新相，即α″-Fe16N2．X射线衍射分析表明，制得的相不是纯相，α″-Fe16N2样品中都舍有γ-Fe（N）（奥氏体氮化铁），α″-Fe（N）（马氏体氮化铁）和α″-Fe16N2这三种成分．从振动样品磁强计测量结果中可以看出，所有样品的饱和磁矩都不是很大，并且发现样品的磁饱和感应强度随着γ-Fe（N）的含量减少而增大，随着α″-Fe16N2含量的增加而增大．     

Ag13的磁性研究

采用离散变分法从电子结构和磁性的角度对Ag13进行研究．计算发现Ag13具有Ih对称性的几何结构和畸变的Oh结构，它们都是稳定的几何结构，而且结合能相差极小．但是Ih结构对应5个μB的磁矩，而畸变的Oh结构只有一个μB的磁矩．它们磁性的差异完全是由几何效应引起的．     

Ni原子表面吸附和笼内封装掺杂硼富勒烯B_(40)的功能化应用研究

新型非碳纳米结构的研究一直广受关注。因零维硼元素富勒烯笼状结构B_(40)的实验合成,以及新型的硼富勒烯可能具有类似于碳富勒烯(如C_(60))一样重要的学术价值和应用前景,关于B_(40)更进一步的功能化应用研究变得十分必要。采用第一原理,文章开展了过渡金属元素Ni对硼富勒烯B_(40)进行表面化学吸附及笼内封装的功能化应用研究。计算结果表明,无论Ni原子在B_(40)表面吸附还是笼内封装,均可与B_(40)表面的B原子相结合形成Ni-B键,对应形成不同的稳定的金属富勒烯复合结构。且,Ni原子掺杂B_(40)所形成的金属富勒烯复合产物结合能约5.18～7.12 eV/atom,表明Ni原子与B_(40)的表面吸附和笼内封装属于化学作用过程,所形成的金属富勒烯复合产物具有较高的稳定性。对金属富勒烯复合产物的电子特性和磁性进行计算,发现:Ni原子表面吸附和内嵌的金属富勒烯复合结构,由于Ni原子的掺杂引入,其能隙相对于全硼富勒烯B_(40)均有一定程度的减小;同时,磁性Ni原子与全硼富勒烯作用后,通过轨道电子的转移,Ni原子磁性完全消失而B_(40)富勒烯笼内的B原子不产生自旋极化,因而金属富勒烯的总磁矩均为零。这种通过Ni的掺杂可调整富勒烯分子结构能隙又同时保持整个体系的磁矩为零的电子特点,对于此类金属富勒烯作为半导体分子器件的应用非常有意义。     

Fe1-xCox合金电子结构和磁性的理论研究

Fe1-xCox合金的磁性强烈依赖于合金的结构以及合金中Fe、Co的含量．该文从第一性原理出发,应用线性缀加平面波(LAPW)的方法,计算了Co含量分别在x=0．00,0．25,0．50,0．75,1．00时合金的电子结构和磁性．随着x值的增大,合金中原子总的平均磁矩和Fe原子的平均磁矩都呈现出先增加后减小的趋势,而Co原子磁矩在不同成分下基本保持不变．计算结果和试验结果较好地解释了Fe1-xCox合金的磁学性质．     

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.     

金属间化合物ErFe12-xMnx的结构和磁性

研究了Mn对金属间化合物ErFe12-xMnx的结构和磁性的影响。2．0≤x≤5．0成分范围内的ErFe12-xMnx化合物具有单相ThMn12型结构。晶格常数α和c及单胞体积V随Mn成分的增加而增大。ErFe10Mn2和ErFe9Mn3化合物的热磁曲线上出现了自旋重取向转变,ErFe8Mn4化合物的热磁曲线上出现了补偿点。随着Mn成分增加,居里温度TC单调降低,过渡金属次晶格磁矩μT单调减小。     

R2Fe17—xCrx（R=Y,Dy,x≤3）化合物的磁交换作用

利用Ｘ射线衍射的方法及磁性测量手段研究了Ｒ２Ｆｅ１７－ｘＣｒｘ（Ｒ＝Ｙ,Ｄｙ,ｘ≤３）化合物,给出了其居里点的变化情况,即随ｘ的增大,居里温度增大,在ｘ近似为１．０时达到最大值。利用分子场理论计算了磁交换作用系数并从磁交换作用出,对其居里温度的变化情况进行了分析。