固态二元合金超额热力学函数的计算方法

基于Miedema二元合金生成热模型,结合自由体积理论,充分考虑超额熵,针对实际固态二元合金熔体,提出全浓度范围内的超额热力学函数的计算方法,分别推导出对有序、无序固态二元合金的全摩尔超额函数、偏摩尔超额函数、组元活度计算式·分别计算了固态无序合金AgAu、有序合金CoPt在800K、1273K温度下的各种超额热力学函数值,计算结果与实验值吻合良好·     

晶格常数变化与有序无序转变类型的关系

利用EAM势计算了Ni-Al系合金的有序无序转变，发现Ni3Al为一级相变，其晶格常数随长程有序度呈线性变化，而NiAl为二级相变，品格常数则呈非线性变化，此不同的转变规律是与相变类型有关，而不是完全由有序无序转变中原子构型力学平衡条件所决定。一级相变晶格常数变化是线性的，二级相变为非线性的。     

磁膜畴壁位移的矫顽力理论

本文根据薄膜的内应力、晶粒间空隙、厚度起伏以及 Fe-Ni 合金的有序无序转变所引起的成分的弥散偏析提出了铁磁薄膜畴壁位移的矫顽力理论.理论的结果和下列主要实验资料很好的符合,即1.80%Ni-Fe 膜的矫顽力和温度的关系.2.Fe-Ni 膜在回火后矫顽力的变化规律.3.Fe-Ni 膜的矫顽力和成分的关系.4.矫顽力和膜厚度的关系.     

合金中的短程有序转变,点缺陷行为和原子扩…

在第一部分的理论基础上，对Ａｕ５０ａｔ％Ｐｄ合金固溶体短程有序转变实验曲线进行了分析和定量处理。结果表明，文中介绍的实验方法除了提供短程序转变的形式和空位在回复中的性能等有关信息外，还能给出包括合金中空位形成能，两组元迁移激活能在内的较完整的扩散数据。     

Fe-Co合金晶格参量、原子磁矩及比热特性的价键理论分析

0-75at％Co的Fe-Co合金,具有一系列的物理性质。运用新建立起来的固溶体综合理论,对此作出了较为满意的解释。原子态主要受最近邻〈F.N.N〉原子的影响。设i元素的原子状态以F.N.N中溶质原子个数j标记,则j特征原子态特征参量可表为Q_(ij);相应的状态浓度为c_(ij),它服从随机分布规律: c_(1j)=(j!/(J-j)!j!)(1-c)~(J-j+1)c~j c_(2j)=(j!/(J-j)!j!)(1-c)~(J-j)c~j合金相应的平均参量Q=∑c_(ij)Q_(ij)称之为特征参量相加定律。根据Fe-Co合金实验规律,并利用上述定律,确定了Fe,Co原子的特征态以及与之相应的特征参量;再代入同一公式,算出了无序合金α-c,m-c理论曲线。认为有序化过程中,各特征原子态的价电子结构不变,只是状态浓度发生变化,导致合金性质改变。利用有序度的概念,以及根据统计学观点,导出了Fe,Co特征原子态浓度计算式: c_(Fsj)=(J!/(J-j)!j!){(1/2)(c+η/2)(1-c+η/2)~(j-i)(c-η/2)~j+(1/2)(c-η/2)~(j+J)(1-c-η/2)~(J-j)} c_(Coj)=(J!/(J-j)!j!){(1/2)(1-c-η/2)(c-η/2)~j(1-c+η/2)~(J-j) +(1/2)(1-c+η/2)(c+η/2)~(J-j)}计算结果,最大有序度合金与无序合金的α-c曲线在38at％Co处相交,这与实验结果极为一致;有序合金的平均原子磁矩均比无序的大,亦与实验规律相吻合。将特征参量相加定律应用于合金平均结合能E_c计算中,对该合金比热特性作出了解释。计算结果表明,有序→无序转变,是结合能高〈即努阱深〉的态向势阱浅的态之转变过程,从而,出现正常比热峰;正常比热峰温度T_(NS)-C曲线与E_c-c理论曲线有类似的变化规律,说明T_(NS)高低应由有序合金结合能决定。当加热有序合金至一特定温度T_(as)时,发生部分有序→无序转变,这是势阱很深的态向势阱浅的态之转变过程,需要很高的激活能,出现正的反常峰;当加热无序合金时,情况将与上述相反,故将出现负的反常峰。此外,认为相互转变的两态间特征结合能差值愈小,则激活能愈小,转变量愈大,比热峰愈高。以此解释了反常比热峰温度T_(as)以及峰高与Co含量的关系。     

Fe—Co合金磁矩随成分的变化规律的电子理论分析及脆性因素的探讨

本文对有序和无序Fe-Co合金的价电子结构进行了计算,给出了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)。定量计算Fe-Co合金的玻尔磁子数和磁矩随合金成分变化规律。并从价电子结构深度,探讨了Fe-Co50at％合金的脆性本质。     

当量成分AB和A_3B型合金有序─无序转变行为

利用EAM（EmbeddedAtomMethod）势基础上的等效原子模型分析了结构稳定性与长程有序度的关系，给出了二元体系结合能与长程有序度解析关系的一般表达式，说明当量成分下AB和A3B型合金有序无序转变行为的不同，并以NiAl和Ni3Al为研究对象具体研究了其有序无序转变，从理论上解释了这两种有序金属间化合物在实验中所表现出的不同有序无序转变行为特征．     

当量成分AB和A3B型合金有序——无序转变行为

利用ＥＡＭ势基础睥和原子模型分析了结构稳定与长程有序度的关系，给出了二元体系结合能与长程有序度解析关系的一般表达式，说明当量成分下ＡＢ和Ａ３Ｂ型合金有序无序转变行为的不同，并以ＮｉＡｌ和Ｎｉ３Ａｌ为研究对象具体研究了具有无序转变，从理论上解释了这两种有序金属间化合物在实验中所表现出的不同有序无序转变行为特征。     

Fe3Al合金表面偏析的Monte Carlo模拟研究

应用改进分析型EAM理论和Monte Carlo方法模拟研究了温度从700～1 400 K时Fe3Al合金（100）和（110）面的表面成分和剖面成分分布情况,发现在合金不同的表面方向,Al在表面偏析,Fe在次表面偏析,剖面成分呈振荡分布.在（100）方向,模拟发现Fe3Al合金高温时发生有序-无序转变.在（110）方向发现温度较高时计算的表面Al含量比实验测量值低,温度较低时计算结果与实验结果符合得很好.     

Ni75Al10V15合金早期沉淀过程的原子尺度计算机模拟

基于二元合金沉淀动力学相场方程的微观离散格点形式建立三元体系模型,在倒易空间中求解方程.用此模型对实际三元Ni75Al10V15合金的早期沉淀过程进行了模拟,计算γ′有序相的成分序参数和长程序参数.结果表明:Ni75Al10V15合金中γ′相的沉淀机制为非经典形核长大,先形成非化学计量比有序相,然后才形成化学计量比有序相,其中非化学计量比有序相并非热力学意义上的亚稳相;DO22结构的非化学计量比θ有序相在γ′相界处形成,其成分和有序化程度较低,且距离相界越远,有序程度越低,θ有序畴存在两种类型:水平分布和垂直分布,和它所依附的γ′相界面取向有关;该模型无须预先设定新相结构和沉淀类型,可在原子水平模拟三元体系的两个有序相析出、成分簇聚等过程.     

Mg-Si合金系B81-型合金基因浓度及性质的研究

以Mg-Si合金系为例,根据合金基因理论和中心配位原子模型,推导密排六方(HCP)结构B8₁-型合金基因浓度的表达式。计算B8₁-型有序合金的基因浓度随Si的原子数分数(x_Si)和有序度(σ)的变化,阐明B8₁-型有序合金的基因浓度随x_Si和σ的变化特征。计算B8₁-型有序合金和无序Mg₍(1-x))Si_x合金随x_Si的变化特征。研究结果表明：与无序合金相比,B8₁-型有序合金的参数如结合能等变化更大,因此,有序化可提高Mg-Si合金的抗压强度;s和p轨道上的共价电子数(分别为n_s和n_p)随Si的原子数分数的增加而增多,当x_Si>0.4时反而减少;共价电子数增多有利于提高Mg-Si合金的抗腐蚀强度,这为智能化制备高强轻质Mg合金指明了方向。     

非当量成分Ni_3Al基合金的有序─无序转变

利用建立在EAM（EmbeddedAtomMethod）势基础上的等效原子模型，计算了模拟非当量成分的Ni3Al基合金结构稳定性与长程有序（LRO）度的关系，结果说明：非当量成分下，Ni3Al基合金有序无序转变温度随Al含量的增加而上升；其有序无序转变为形核长大的非均匀转变过程，理论上不存在稳定的均匀部分有序结构；其介稳的部分状态组织为完全有序区和完全无序区的混合组织．该结果能解释实验中所观察到的Ni3Al基合金有序无序转变。     

Ti-Al系合金旋转摩擦挤压合金化的Miedema半经验热力学分析

根据Miedema半经验理论,建立Ti-Al系合金旋转摩擦挤压合金化形成过程的热力学模型,分别计算了合金结构呈无序固溶体、非晶态和有序金属间化合物的形成自由能。利用X射线衍射仪对不同成分比(χAl为0.66和1.38)Ti-Al系混合物旋转摩擦挤压合金化材料进行物相分析,并与建立的热力学公式所计算结果进行对照,从而验证Midema半经验热力学理论模型在旋转摩擦挤压合金化过程中热力学分析的正确性。     

氢在无序态和有序态Ni3Fe合金中的扩散行为

采用电解渗氢的方法研究室温下氢在无序态和有序态Ni₃Fe合金中的扩散行为.研究结果表明,在相同渗氢温度下,渗氢后的Ni₃Fe合金的延伸率随渗氢时间的增加而降低,拉伸断口上的沿晶断裂区(IG)的深度随渗氢时间的增加而增加;在相同渗氢时间下,合金拉伸断口上的沿晶断裂区的深度随渗氢温度的增加而增加.沿晶脆性断裂区的深度与渗氢温度和时间的关系符合菲克扩散方程的解.时间滞后法计算结果表明,氢在无序态Ni₃Fe合金中的表观扩散系数高于在有序态合金中的表观扩散系数.氢在无序态和有序态Ni₃Fe合金中的扩散激活能分别为44.9 kJ/mol和29.5 kJ/mol.     

非当量成分Ni3Al基合金的有序——无序转变

利用建立在ＥＡＭ势基础睥和原子模型，计算了模拟非当量的Ｎｉ３Ａｌ基合金结构稳定性与和程有序（ＬＲＯ）度的关系，结果说明：非发量成分下，Ｎｉ３Ａｌ基合金有序无序转变温度随Ａｌ含量的增加而上升；其有序无序转变为形核长大的非均匀转变过程，理论上不存在稳定的均匀部分有序结构；其介稳的部分状态组织为完全有序我和完全无序区的混合组织，该结果能解释实验中所观察到的Ｎｉ３Ａｌ基合金有序无序转变。     

Al－Co合金富Co区相图计算与性质

应用经验电子理论和集团变分方法计算了Ａｌ－Ｃｏ合金富Ｃｏ区的相图。研究了无序－有序相的原子状态和相互作用的变化。     

熵与无序度

本文提出系统的每一子系的平均熵S/N是系统状态无序程度的普适量度。用此量度可以解决各种有关的矛盾问题,如:均匀系统的整体与部分的熵不同而无序度却一样;激光等开放系统从无序态转变到有序态熵可是增大的。讨论了同一系统的不同描述层次的熵与无序度的概念及其间的关系,并指出一些文献对有关问题的论述所存在的错误。     

铝镍钴永磁合金状态图的热力学——Ⅰ.有序-无序转变引起的两相分解

本文在Bragg-Williams-Gorsky近似的基础上建立了一种计算CsCl型有序相在有序-无序转变时的自由能变化的简明模型,以使计算任一成份的bcc结构的固溶体在任一温度下的自由能成为可能。本文利用这一模型计算了与铝镍钴永磁合金有关的三元系的两相分解面(Miscibility gap);讨论了有序-无序转变及铁磁性转变对两相分解的影响;确定了两相分解面的形态学特征;明确了Fe-Ni-Al三元系中的两相分解面系起因于NiAl相的有序-无序转变。Meijering的理解论仅仅处理了顺磁无序态的自由能,因而不能用来定量分析两相分解行为。本文为后续三篇论文的基础部分。     

原子无序对half-Heusler合金CoCrAl电子结构及Seebeck系数的影响

采用真空电弧熔炼和放电等离子烧结技术制备了half-Heusler合金CoCrAl,利用XRD对合金的物相结构进行表征,借助相关设备测试了合金的饱和磁矩及Seebeck系数,并将实验结果与分别基于C1b有序、XY及YZ无序结构的CoCrAl合金的模拟计算值进行比较。结果表明,所制CoCrAl合金样品中除了完全有序的C1b结构相外还存在XY及YZ无序相。合金样品表现出典型的磁性金属特性且其Seebeck系数(绝对值)随着温度的升高呈先增加后降低的趋势,这与利用VASP和BoltzTraP软件包结合计算得到的CoCrAl合金的Seebeck系数随温度(300～800K)的变化趋势相符合。     

Fe对氢在无序态和有序态Ni3Fe合金中扩散的影响

研究阴极渗氢时Fe的化学计量比对氢原子在无序态和有序态Ni₃Fe合金中扩散的影响.在相同渗氢条件下,随着Fe含量的增加,渗氢后无序态和有序态Ni₃Fe合金的拉伸延伸率逐渐增加,断口上的沿晶断口深度逐渐减小.时间滞后法计算结果表明,在相同渗氢条件下,随着Fe含量的增加,氢在无序态和有序态Ni₃Fe合金中的表观扩散系数和表观扩散激活能逐渐减少.在相同条件下,氢在无序态Ni₃Fe合金中的扩散系数大于氢在有序态Ni₃Fe合金中的扩散系数.