原子间相互作用势对δ''相在过渡区沉淀影响的计算机研究

基于离散格点形式的微扩散方程(Langevin方程)和非平衡自由能函数,编制了引入原子间相互作用能变化的Al3Li(δ')相沉淀原子层面计算机模拟程序.该程序包容亚稳区到失稳区的全部温度、成分范围,孕育期至粗化的全过程,可以处理与时间相关的过程问题.开展了不同原子间相互作用势下原子图像、序参数的计算机模拟,进而探讨了最近邻原子相互作用能(W1)对Al3Li相沉淀的影响机制.探明过渡区合金,随W1的增大,A13Li相沉淀的孕育期缩短,形核率增加,合金有序化速度和原子簇聚速度加快,在所研究的时间范围内达到的长程序参数和成分偏离序参数最大值增大.W1的增大促进Al3Li相以失稳分解形式析出.     

锂取代乙烯酮与水分子之间相互作用的从头算

在MP2/6-311++G**水平上,研究了5种复合物的几何结构型和成键特征,对能量、自然键轨道和分子中的原子进行了分析.结果表明:当锂取代3位置时,锂的电子性质突出,体系的偶极矩增加,锂的离子性质增强,通过体系共轭作用,增加了端基氧的电负性,氧的电负性质增强使得氧的给电子能力增强;当锂取代1和2位置时,锂与双键形成π-Li键或者锂与氧形成六元环结构.光谱分析表明:锂取代3位置时,红外光谱发生红移;当锂取代1和2位置时,由于锂的离子性很强,光谱发生蓝移.     

基于CALPHAD方法的多元合金杨氏模量的计算

基于纯金属杨氏模量的实验信息,本研究对纯金属的杨氏模量随温度变化的半经验模型中的参数进行了优化.借鉴相图计算的CALPHAD(calculation of phase diagram)方法,构建了多元合金杨氏模量计算的模型.基于二元合金的杨氏模量实验信息,对Fe-Ni和Ta-Mo二元系的杨氏模量计算参数进行了优化,计算了合金在不同温度和成分时的杨氏模量,计算结果与实验数据取得了良好的一致性.基于二元合金的优化参数,运用三元合金的计算模型,预测了TaNb-W和Ta-Nb-Mo在不同温度和成分时的杨氏模量.     

Ni-Mo四近邻作用能对Ni75Al14Mo11合金沉淀行为影响的微观相场

基于微观扩散方程,采用微观离散格点相场法研究Ni-Mo原子间四近邻相互作用能对Ni75Al14Mo11合金沉淀过程微观机制的影响。通过原子尺度的结构演化图、表征浓度和有序度的成分序参数和长程序参数分析沉淀相的有序化、簇聚、镍原子反向析出及粗化行为等。研究结果表明:最近邻、第三近邻原子间作用能增大,可促进沉淀相的簇聚及有序化,但抑制后期镍基原子团簇的反向析出及粗化;次近邻、第四近邻原子间作用能增大的影响则与之相反;在相同条件下,外层作用能对沉淀相的有序化和簇聚影响最大。     

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.     

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.     

过渡元素二元合金相图有限固溶体固溶度的预报

应用原子参数-人工神经网络方法研究了过渡元素二元合金相图中的有限固溶度问题．选择了原子体积、平均族数、元素熔点等影响固溶度的原子参数作为人工神经网络的输入值，使用已知的过渡元素二元合金相图的固溶度作为输出值，训练人工神经网络，应用“留一法”估计了人工神经网络的预报误差，并用训练好的网络对全部未知的过渡元素二元合金相图的固溶度进行计算机预报，得到了令人满意的结果．     

脉冲激光烧蚀氩晶体颗粒的分子动力学模拟

采用分子动力学方法对氩晶体颗粒在皮秒脉冲激光照射下内部发生的传热过程以及相变现象进行模拟研究.通过记录氩原子速度和原子位置随时间的变化情况分析了颗粒内热量的传递过程,并计算了单位体积内氩原子数目的空间分布情况以及随时间的变化规律,从而分析了颗粒内部的相变过程.研究结果表明:当激光强度较低时,晶体内部仅仅发生传热过程而没有熔化发生,加入的激光能量随时间由外向内传递;当激光强度增加到足够晶体熔化的时候会发生相变,此时固液相态之间并没有明显的界面,而是存在一个纳米级别的过渡区域;当照射的激光强度增加时,过渡区域的移动速度和移动深度都将增加.     

非线性群子统计理论考察高分子合金的相分离现象

从统计热力学的角度出发,应用非线性群子统计理论,对高分子合金体系平衡态相分离行为进行了理论研究,建立了二元高分子合金体系的非线性群子统计模型,推导出该体系的相分离方程。在理论和实践的基础上对二元高分子合金体系的相图进行了系统分类,并模拟了若干文献中的相图,得到了与实际曲线相当吻合的理论模拟曲线。     

长程有序性对β-MgSc相合金力学性质的影响

运用从头计算方法研究了MgSc合金中长程有序化对力学性质的影响。计算得到的晶格常数与实验结果吻合较好,Sc有序化对合金晶格常数的影响较小。合金的长程有序化对弹性系数的影响显著,在15-25 at.%Sc范围内无序相的力学稳定性好,但韧性较差。Sc有序化导致合金四方剪切模量变得很小(～4 GPa),因此Sc有序化可能使得MgSc合金出现剪切失稳。电子结构分析表明,合金在费米面附近有较多态密度峰,使得合金相稳定性和力学性质对组分的变化敏感,因此可通过细调合金组分改变合金相和力学性质。     

NdIn_(3-x)Mn_x合金化合物的结构和磁电输运性质

本文应用非自耗真空电弧炉制备稀土NdIn3-xMnx(x=0,0.2,0.3,0.5)合金化合物.采用X射线粉末衍射(XRD)研究其相成分和结构,利用TREOR对衍射数据进行指标化,采用Rietveld全谱拟合分析方法测定了NdIn3-xMnx的晶体结构.结果表明:当x≤0.3时,为具有AuCu3型结构,空间群为Pm3m,Z=1,点阵常数a=4.640(6)-4.738(7);当x=0.5时,化合物中出现杂相In.在x≤0.3固溶区,Mn原子部分取代In原子占据3c(0.5,0.5,0)晶位,Nd原子占据1a(0,0,0)晶位.NdIn3-xMnx的磁化曲线显示:当x≤0.2时,呈现出顺磁结构;当x=0.3时,呈现出弱铁磁性和顺磁性的混合.NdIn2.7Mn0.3电阻率在0–300 K区间变化呈半金属性.     

TiAl合金形成热模拟研究

调整了MAEAM模型中的电子密度参数比,并以相图为基础考虑每个成分比的相结构,应用改进分析型嵌人原子方法(MAEAM)计算了TiAI合金形成热.计算结果与Miedema理论结果进行了比较,二者的变化趋势一致.为了说明计算方法的可靠性,用同样的方法计算了NiAl合金和FeAl合金形成热.模拟结果与实验结果和第一性原理计算...     

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。     

5083铝合金高温变形行为及加工图

采用Gleeble-3800热模拟机对5083铝合金进行高温等温压缩实验,研究该合金在变形温度为300~500℃、应变速率为0.0l~10.0 s-1条件下的流变行为,建立合金高温变形的本构方程和加工图,采用电子背散射衍射(EBSD)分析变形过程中合金的组织特征。研究结果表明:流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率增大而升高;当变形温度为400~500℃时,合金发生动态再结晶;5083铝合金的高温流变行为可用Zener-Hollomon参数描述,该合金在真应变为0.6时的加工图中存在2个失稳区域,其优选的加工条件是变形温度为420~500℃,应变速率为0.01~0.10 s-1。     

静电场时效处理温度对GH4169合金点缺陷的影响

将静电场时效处理应用于GH4169镍基高温合金,以研究静电场对合金内部点缺陷的影响.结果表明:500℃无电场时效处理所提供的能量不足以使一些处在正常点阵位置上的原子跳出能垒而形成新的单空位,但可促进大量处于畸变位置上和邻近空位的原子实现再次的跃迁.强静电场的施加使合金内部不带电原子产生梯度力,加速了原子的振动.在600,700和800℃时效20 h过程中施加8 kV/cm强静电场,其平均正电子湮没寿命提高6%~7%,增大了合金内部平均空位尺寸.     

Ni基高温合金中有序化和电子结构的计算

为了研究镍基合金的强化机理,给合金设计提供理论基础.在紧束缚框架下应用Recursion方法,计算了镍基合金Ni-X(X=Ti、Al、Nb、Ta)的电子结构,给出了合金原子局域态密度及它们之间的相互作用能.研究结果表明,合金原子Ti、Al、Nb、Ta的相互作用能均为正值,具有强烈的有序化倾向.有序化形成第二相粒子后阻碍位错运动,提高合金强度.     

Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金加工图的构建及失稳分析

由含Zr的Al-Zn-Mg-Cu合金在不同变形条件下进行热压缩得到的真应力-真应变曲线,计算合金的热变形本构方程.基于动态材料模型构建合金的加工图,并分析功率耗散系数的变化和失稳区的范围.研究结果表明:该合金在热变形时存在2个失稳区,即低温失稳区(温度300～360℃、应变速率0.05～1 s-1)和高温失稳区(温度400～460℃、应变速率0.005～1 s-1);在温度440～460℃,应变速率小于0.002 s-1的区域,最大功率耗散系数为0.52,该区域内的变形软化机制为动态再结晶.     

Ga原子对Fe-Ga合金原子磁矩的影响

研究了Fe-Ga合金中Ga原子对合金的平均原子磁矩的影响.Fe中掺入Ga原子后,并不是简单的"稀释"作用.与纯Fe的原子磁矩相比,Fe-Ga合金中平均原子磁矩减小的同时,在低Ga含量范围,Fe原子的磁矩随Ga含量的增加而增大;当Ga含量大于17%(原子分数)时,Fe原子磁矩随着Ga含量的增大而减小.     

立方结构的纯金属及二元合金杨氏模量的计算

以立方结构的纯金属为研究对象,在文献报道的实验信息的基础上,运用改进的半经验模型优化并计算了金属在不同温度时的杨氏模量.借鉴相图计算的CALPHAD(calculation of phase diagrams)方法,构建了二元合金杨氏模量计算的新模型.基于二元合金的实验信息,对Ag-Au、Ta-W、Pt-Rh和Pt-Ir 4个二元合金的杨氏模量计算参数进行了优化,计算了合金在不同温度、成分时的杨氏模量,计算结果与实验信息取得了良好的一致性.     

双分量玻色气体在有限温度下的力学稳定性和相分离

运用Hartree-Fock平均场理论研究了赝自旋为1/2的双分量玻色气体在有限温度的相图。当相同自旋原子间具有排斥互作用、相反自旋原子间具有吸引相互作用时,均匀体系会在中等密度的一定范围内出现力学不稳定性,从而导致正常相与玻色-爱因斯坦凝聚相之间的相分离。类似于经典气液相变,物态方程给出的等温曲线在两相共存区呈现特征性的饱和气压平台。在简谐势阱中,相分离造成原子密度在相边界处出现跳变,跳变幅度依赖于温度与相互作用强度。