Si4X(X=C,N,O,F,Si,P,S,Cl)结构和稳定性的理论研究

利用Gussian-98程序，B3LYP方法，在6-311G^*水平上对Si4X(X=C^*，N，O，F，Si，P，S，Cl)原子簇的几何构型进行优化和频率计算。得出各原子簇的稳定结构。结果表明，Si5原子簇的最稳定构型具有D3b对称性,用杂原子X(X=C,N,O，F,P,S,Cl)取代Si5原子簇中的Si原子，几乎都得到C3v和C2y对称的稳定构型(Si4F原子簇只有C2v对称的稳定构型，Si4Cl原子簇不存在这两种稳定构型)。对具有相同对称性的杂原子簇中Si—X键长变化规律进行研究。发现同一周期从左到右，Si—x键长与其对应的原子共价半径和相比较，其键长变化率逐渐增大,杂原子的加入对原Si5原子簇中的其它Si-Si键长影响不大。     

Si4M(M=Li,Na,K,Be,Mg,Ca,B,Al)原子簇的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法,在6-311G*水平上,对Si5原子簇各稳定构型中的一个Si原子,经M(M=Li,Na,K,Mg,Mg,Ca,B,Al)取代后所得到的各种Si4M原子簇的几何构型,进行优化和频率计算,获得它们的稳定结构.在所有的Si4M原子簇中,具有C2v对称的三角双锥结构是最稳定的构型,且同一主族金属原子,按照从上到下的顺序,Si-M键Mulliken重叠布居数依次减少,键强度依次减弱,键长依次变长;同一周期金属原子,按照从左到右的顺序,Si-M键Mulliken重叠布居数依次增大,键强度依次增强,键长依次变短.与同一主族和同一周期的原子共价半径的变化规律是一致的.     

Si5-mXm(m=1～4,X=B,C,N,P)原子簇结构的理论研究

采用密度泛函理论B3LYP／6—311G^＊方法,以Si5原子簇的最稳定构型为基本,分别用1～4个B,C,N,P原子来取代Si5原子簇中的Si原子,对原子簇Si（5-m）X（m=1～4,X=B、C、N、P）的几何构型进行优化及振动频率计算,并集中对每种含杂原子簇的能量以及键长等变化规律,进行了系统的讨论．     

Al,Si,P掺杂对Ge在石墨烯上吸附的影响

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了Al、Si和P掺杂对Ge在石墨烯上吸附的影响.Ge原子在完整石墨烯上吸附的最稳定位置为桥位,Ge的吸附改变了石墨烯中C原子的电子自旋性质;Al、Si和P掺杂石墨烯使衬底C原子发生了移动,且Si,P原子掺杂比Al掺杂石墨烯容易;杂质类型对Ge在石墨烯上的吸附位置有较大的影响,...     

Ni,Si,Mn和Ti对高强度铜合金力学性能和导电性能的影响

利用合金化方法，并借助金相、SEM等测试分析手段研究了Ni／Si，Mn／NiSi和Ti对纯铜显微组织、力学性能和导电性能的影响．结果表明，Ti，Ni和Si均有提高合金组织稳定性的作用，但Mn，Ni和Si的加入不能有效地阻碍合金组织在高温下的长大．Ti，Ni和Si的加入还大幅度提高了合金强度．含w(Ni)=6％和w(Si)=1．42％的铜合金的抗拉强度达到了907MPa，同时，合金的导电性也保持在较高水平，达到了强度和导电性的良好匹配．然而：Mn，Ni和si的加入没有明显的强化作用．反而使导电性大幅降低。     

微量Si,Sb,Ce对高磷铜钎料的影响

本文研究了微量Si,Sb,Ce对高磷钢钎料的组织、冷热变形行为、焊接性以及对紫铜和镀镍低碳钢板的可焊性的影响。讨论了高磷钢钎料的冷热变形断裂原因。微量添加剂改善了钎料的加工性能和焊接性,其中Sb,Ce的效果又优于Si。     

LCMO,LSMO单、双层薄膜的制备和电学性质

采用脉冲激光沉积法在Si衬底上沉积La1-xCaxMnO3,La1-xSrxMnO3(x=0.2,0.5,0.8)单钙钛矿锰氧化物单层膜和双层膜.采用LCR仪等分析测试手段研究了薄膜异质结的电流-电压特性.I-V特性曲线表明:单钙钛矿La1-xCaxMnO3/Si和La1-xSrxMnO3/Si均表现出了与传统p-n结相似的整流特性,但是La1-xCaxMnO3/Si的整流特性要明显优于La1-xSrxMnO3/Si,这可能是因为La1-xCaxMnO3同衬底晶格常数更为匹配且Sr掺杂引起的晶格畸变场势阱更深的缘故.在双层膜结构中可能是由于能带结构的原因,按La1-xSrxMnO3/La1-xCaxMnO3/Si顺序排列的异质结相当于p+-p-n结构,I-V特性明显类似传统的整流特性,而La1-xCaxMnO3/La1-xSrxMnO3/Si顺序的异质结相当于n-p-n型,整流特性不明显.     

Heusler合金Sc_2VZ(Z=C,Si,Ge,Sn,Pb)半金属铁磁性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)第一性原理的投影缀加波方法 (PAW),结合广义梯度近似(GGA),系统研究了Hg2CuTi型Heusler合金Sc2VZ(Z=C,Si,Ge,Sn,Pb)的电子结构和磁性.研究发现Heusler合金Sc2VZ(Z=Si,Ge,Sn,Pb)在平衡晶格常数下表现出半金属铁磁性,其自旋向上态中的带隙宽度分别为0.345,0.354,0.387和0.173eV.计算得到Sc2VZ(Z=Si,Ge,Sn,Pb)的总自旋磁矩均为整数(3.00μB),符合Slater-Pauling规则.分析能带与态密度发现,半金属带隙的产生主要是由于Sc和V原子d态电子之间强烈的杂化作用所致.同时计算结果也表明,在一定程度的晶格常数变化范围内,Sc2VZ(Z=Si,Ge,Sn,Pb)合金仍能保持其半金属性质.     

Fe3(Si1-x,Alx)金属间化合物的制备及其力学性能研究

采用真空电弧熔炼退火制备了Fe3(Si1-x,Alx)(x=0.2,0.4,0.6)Fe3Si基金属间化合物.通过XRD和SEM对制备出的试样进行表征,同时对其显微硬度、压缩强度及弯曲强度等力学性能进行了综合分析.结果表明,Fe3(Si1-x,Alx)金属间化合物仍然保持Fe3Si物相不变.Al的合金化改性降低了Fe3Si金属间化合物的显微硬度,有利于改善Fe3Si的脆性.Fe3(Si0.67,Al0.33)表现出较Fe3Si高的抗压和抗弯强度,这是其适中的有序度值与变形过程中加工硬化作用的综合结果.Fe3(Si1-x,Alx)表现出明显的二次解理特征,这利于断裂过程中裂纹能量的释放,从而提高其强度.     

制备工艺对(Mn,Fe)2(P,X)(X=Ge,Si,B)化合物磁性和磁热效应的影响

研究不同制备工艺对Fe2 P-型(MnFe)2(P,X)(X=Ge,Si,B)系列化合物的晶体结构、磁性和磁热效应的影响.利用传统固相烧结结合外磁场加热、不同的热处理温度和时间、淬火和缓慢冷却处理等方法制备了(Mn,Fe)2(P,X)(X=Ge,Si,B)系列化合物.粉末X射线衍射(XRD)实验结果表明,该系列化合物均...     

R(Fe, Si)12(R=Y, Nd)化合物的电子结构与磁性

介绍了新近发展的基于密度泛函理论的全势能线性缀加平面波((L)APW)+局域轨道(lo)方法, 并对R(Fe, Si)₁₂化合物(R=Y, Nd)作了理论计算. 由结构优化后的单胞总能量分析了Si原子的占位分布, 计算得到并分析了Si原子替代晶位不同引起的原子磁矩、总态密度和局域态密度的变化特点. 结果表明RFe₁₀Si₂化合物(R=Y, Nd)饱和磁矩明显大于同类RFe₁₀M₂化合物(M=Ti, V, Cr, Mn, Mo和W), Si原子在化合物中存在两种杂化机制, Si(8j)原子会同时减小3种晶位Fe原子磁矩, Si(8f )则主要减小Fe(8i)与Fe(8j)原子磁矩. 由Fermi面态密度变化分析认为加入Si原子会大大提高化合物居里温度.     

Mg_2Si金属间化合物的结构稳定性,热力学和力学性能的第一性原理计算

通过CASTEP软件包中基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了Mg_2Si金属间化合物的平衡晶格常数、热力学参数和弹性常数.利用理论公式和分析方法以及经验公式推导了Mg_2Si的密度、结构稳定性、弹性模量、硬度和熔点等.晶格常数、热力学参数和弹性常数的计算值与实验值和理论值吻合,证实了第一性原理方法计算所得参数的正确性与可靠性.推导了Mg_2Si形成热和结合能,结果表明Mg_2Si易形成稳定化合物,具有较强的合金化能力.同时推导了密度ρ、弹性模量E、剪切模量G、体模量B、泊松比ν和各向异性参数A,结果与实验值和其他理论值吻合,证实了Mg_2Si具备低密度、高弹性模量、塑性差以及Mg_2Si相为脆性相的特性.利用经验公式预测了Mg_2Si硬度和熔点,证实其高硬度、高熔点的特性.     

RE2Ti3Si4(RE=Gd,Tb,Dy,Ho和Er)物理性质的第一性原理研究

【目的】对RE2Ti3Si4(RE=Gd,Tb,Dy,Ho和Er)的物理性能进行研究。【方法】利用基于密度泛函的第一性原理方法对RE2Ti3Si4(RE=Gd,Tb,Dy,Ho和Er)的结构性质、电子结构、力学以及热力学性质进行计算。对RE2Ti3Si4单晶的弹性常数,多晶的体积模量、剪切模量和杨氏模量都进行了计算。利用准谐的德拜模型计算获得了体积模量、比热熔和热膨胀系数随着温度和压强的变化,并进行了相关的讨论。【结果】RE2Ti3Si4的晶格常数计算值和实验值吻合较好。【结论】形成焓的计算值随着稀土元素原子序数的增加而呈现微小的下降趋势,这表明化合物的稳定性随着原子序数的增加而加强。电子态密度显示在费米能级之下,Ti-3d和RE-5d的态密度有着很强的杂化现象。     

MgH_2反应法制备Mg_2(Sn,Si)基热电材料及性能研究

采用Mg H2与Sn粉、Si粉通过固相反应法结合FAPAS法,实现了Mg2(Sn,Si)基热电材料的制备及快速致密化。采用Mg H2代替单质Mg粉与Sn粉、Si粉为原料进行固相反应可有效避免Mg单质的挥发和氧化。相较于纯Mg2Sn和纯Mg2Si样品,Mg2(Sn,Si)系列固溶体热导率显著降低,但同时电性能也有所下降,样品在500 K时获得最佳ZT值,其中Mg2Si0.5Sn0.5样品的ZT值最高,在500 K时达到0.18.Mg H2反应法由于反应温度低,容易实现,产品晶粒尺寸小,热电性能佳,对于制备Mg-Si体系热电材料有很大的优势。     

氮、碳原子在X@Al_(12)(X=Al~-,C,Si,P~+)团簇吸附性质的研究

使用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)对X@Al12(X=Al",C,Si,P+)等幻数团簇吸附氮原子和碳原子性质进行研究.分析氮原子和碳原子在X@Al12表面的吸附位置,还分析了Al-N和Al-C键长,最高占据分子轨道与最低未占据分子轨道的能隙,吸附的结合能和电荷转移等性质.结果表明氮原子和碳原子都倾向于空位吸附.尽管X@Al12(X=Al-,C,Si,P+)性质都很稳定,但很大的结合能表明氮原子和碳原子都能稳定地束缚在这些团簇表面.但是由于中性的Al13团簇不具有满壳层的电子结构,它对N和C的吸附性质明显不同于具有满壳层电子结构的X@Al12(X=Al-,C,Si,P+)团簇,表明掺杂可以有效地调节团簇的性质,从而获得所期望的性质.     

Si-Ca,Si-Ba及Ca-Ba二元合金熔体组元活度的计算

根据Miedema二元合金生成热模型,结合相关热力学数据,对硅钙钡系中的每个二元合金在1623K下的活度进行计算·结果表明,采用该模型对Si Ca合金活度的计算结果与实测结果吻合较好,Si Ca合金与Si Ba合金计算结果相对于理想熔体有较大负偏差,说明Ca及Ba原子与Si原子都有很强的相互作用,Ba Ca合金熔体在整个成分范围内较为接近理想熔体,Ca原子与Ba原子相互作用不大·     

激光熔覆原位自生TiC增强Ni3(Si,Ti)金属间化合物复合涂层研究

运用激光熔覆技术在GH864镍基合金表面制备原位自生TiC颗粒,以增强Ni3(Si,Ti)金属间化合物复合涂层.实验结果表明:利用激光表面熔覆技术,可以在镍基合金表面直接原位合成TiC颗粒增强的Ni3(Si,Ti)金属间化合物复合涂层、涂层和基体呈良好的冶金结合,涂层宏观质量完好,无裂纹和气孔等缺陷.涂层组织由γ Ni、Ni3(Si,Ti)、Ni5Si2和TiC组成.涂层的显微硬度可达HV780,是基材显微硬度的2.5倍.     

Ca,Si和RE对AZ91合金的组织和性能的影响

Ca,Si和RE合金化和复合合金化AZ91的研究结果表明：Ca单独加入合金中和Ca,Si或Ca,RE同时加入合金中都能明显改善AZ91合金的铸态组织，Si和RE在合金中以Mg2Si和Al11RE3颗粒相形式存在，而Ca则主要溶解于β-Mg17Al12中，未形成新相，DTA分析表明，Ca溶入Mg17Al12后提高了它的熔点，亦即提高了它的热稳定性，这一点对合金的高温性能十分有益，使合金的蠕变性能得到大幅提高，性能最好的是含0.3%（指质量分数，下同）的Ca和2％的RE的合金，它在200℃/50MPa下的蠕变速率相对于基体合金AZ91降低了一个数量级，单独加入Ca对铸态AZ91合金有脆化作用，但Ca,Si或Ca,RE复合加入则能大幅提高AZ91合金的室温和高温强度，同时保持了与AZ91基体合金相同的或更好的塑性。     

Si含量对高强高韧7050铝合金组织和力学性能的影响

通过熔炼制备8种不同杂质Si含量的7050铝合金,研究了Si含量从0.033%~0.491%的变化对7050铝合金组织和力学性能的影响规律.结果表明：当Si含量增加至0.134%时,合金铸态组织中出现明显的粗大富Si杂质相,并且随Si含量增加,富Si杂质相含量增多;粗大富Si杂质相在均匀化退火、热挤压以及固溶处理过程中都难以溶解,残留在时效态合金组织中;当Si含量增加至0.134%时,时效态合金的室温拉伸强度和塑性明显提高;在Si含量高于0.344%后,Si含量的增加使合金的室温拉伸强度、塑性和断裂韧性都显著降低.为获得最佳的室温强度和塑性,7050铝合金的Si含量应控制在0.121%~0.134%,但要获得更好的断裂韧性,需进一步降低合金中Si含量.     

Low-temperature densification sintering and properties of CaAl_2Si_2O_8 ceramics with MeO·2B_2O_3(Me=Ca,Sr,Ba)

Dense CaAl2Si2O8 ceramics were prepared via a two-step sintering process at temperatures below 1000°C. First, pre-sintered Ca Al2Si2O8 powders containing small amounts of other crystal phases were obtained by sintering a mixture of calcium hydroxide and kaolin powders at 950°C for 6 h. Subsequently, the combination of the pre-sintered ceramic powders with Me O·2B2O3(Me = Ca, Sr, Ba) flux agents enabled the low-temperature densification sintering of the CaAl2Si2O8 ceramics at 950°C. The sintering behavior and phase formation of the CaAl2Si2O8 ceramics were investigated in terms of the addition of the three MeO·2B2O3 flux agents. Furthermore, alumina and quartz were introduced into the three flux agents to investigate the sintering behaviors, phase evolvements, microstructures, and physical properties of the resulting CaAl2Si2O8 ceramics. The results showed that, because of their low-melting characteristics, the MeO·2B2O3(Me = Ca, Sr, Ba) flux agents facilitated the formation of the CaAl2Si2O8 ceramics with a dense microstructure via liquid-phase sintering. The addition of alumina and quartz to the flux agents also strongly affected the microstructures, phase formation, and physical properties of the CaAl2Si2O8 ceramics.