Si8-xGex合金的电子、 力学和光学性质第一性原理计算#br#

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法, 研究 Si_8-xGe_x合金的电子、 力学和光学性质. 计算结果表明： Si_8-xGe_x合金的能带结构相似; 弹性系数、 体模量和剪切模量均随\%x的增大呈减小趋势; 静态介电常数、 折射率和反射系数均随x的增大呈准线性增加趋势; 等离子体振荡频率随x的增大呈减小趋势.     

BaC2高压相R3m的电子结构与力学性质的第一原理

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究BaC₂高压相R3m的晶体结构、 力学、  热力学和电子结构等性质. 计算结果表明:  BaC₂的I4mmm相较高压相R3m的离子性更强. 在0 K 时, 由BaC₂的I4mmm相转变为R3m相的压强为3.6 GPa, 与实验结果相符. 高压相R3m的弹性常数满足波恩\|黄昆判据, 因而其晶格力学性质稳定. 布居数分析表明, 在高压下, 从Ba原子至C原子的电荷转移在I4mmm至R3m相变过程中所起的作用较大.      

Mn掺杂对Fe81Al19合金磁致伸缩和输运性质的影响

为改善并提高Fe-Al磁致伸缩合金的性能, 熔炼制备Fe_81-xMn_xAl₁₉(x=0~24)系列合金多晶块体, 并研究Mn元素掺杂替代对Fe₈₁Al₁₉合金的结构、 磁性、 磁致伸缩及输运性质的影响.  结果表明: Fe_81-xMn_xAl₁₉系列合金的磁致伸缩系数随Mn元素质量分数的增加而降低, 这是由生成有序第二相和磁能积密度降低所致; Mn元素掺杂提高了Fe-Al多晶合金的电阻率和Fe\|Al磁致伸缩合金的交流频率使用范围; Mn元素掺杂替代降低了Fe-Al多晶合金的各向异性, 提高了低场磁致伸缩效应.     

压力下HfCr2合金的电子结构和弹性性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对实验上发现的HfCr_2合金立方和六角相在0～20GPa范围内的稳定性、电子结构和弹性等进行了研究.计算结果表明,在研究的压力范围内2种结构在力学上都是稳定的,但从能量上看,立方相结构能量更低,从而六角相以亚稳态存在,这与实验结果相符.随压力增加,HfCr_2合金的体模量B、剪切模量G和杨氏模量E的值均增加,但剪切模量值始终最小,表明合金抗剪切能力较差.对合金的弹性各向异性研究发现,在研究压力范围内2结构都展示出较强的各向同性,但随压力增加,立方相各向同性增强,而六角相则减弱.对各向异性的进一步研究表明,立方相和六角相的体模量总体上呈现出较强的各向同性,而杨氏模量则呈现一定的各向异性.对HfCr_2合金泊松比和G/B值的研究表明,2个相在0 GPa下均表现出延展性,且随压力增加延展性增强.最后,研究HfCr_2合金的应力-应变关系,结果表明对于立方相结构,理想的拉伸强度和剪切强度分别发生在[1 0 0]方向和(1 1 1)■方向,而对于六角相结构,则分别发生在[0 0 0 1]方向和■方向.     

ZrN的力学和热力学性质的第一性原理

利用基于密度泛函理论的赝势平面波方法,研究了fcc-ZrN的平衡态性质、不同压力下的弹性性质及热力学性质.通过对焓压关系、弹性性质的分析,推测fcc结构到bcc结构ZrN的相变发生在208~220GPa之间.进一步分析了fcc-ZrN在不同压力下力学的各向异性,得到了压力对ZrN力学性质的影响关系.计算分析了fcc-ZrN的热力学性质.研究结果表明:力学各向同性随压力增大明显减弱;一定温度下,热容随压力增加而减小;德拜温度随着压力增加而增大;低压区温度影响较大,高压区压力影响较大.     

Dy对Nd60Fe30Al10磁性能的影响

通过X射线衍射仪、 差热扫描量热仪和振动样品磁强计研究Dy对Nd-Fe-Al非晶合金的热稳定性及磁性能的影响. 结果表明, 加入Dy可提高非晶合金的热稳定性, (Nd_1-xDy_x)₆₀Fe₃₀Al₁₀（x=0,0.1,0.2）非晶合金的剩磁随Dy质量分数的增加呈单调下降趋势, 矫顽力随Dy质量分数的增加而增加. Nd\|Fe\|Al非晶合金的矫顽力来源于稀土元素较大的磁晶各向异性场.      

准一维强关联模型的电子结构

从一维t-J模型出发,应用电荷自由度和自旋自由度相分离的费密子-自旋理论,研究了电子谱函数、准粒子色散关系和态密度,并着重讨论了空穴掺杂铜氧化物电子谱中低能准粒子峰的行为.结果表明,电子谱函数中的低能峰在所有动量点上都十分明显,随动量改变,峰的位置也发生改变,产生了随动量的色散,形成的能带的带宽能量尺度由磁相互作用的量级J来控制;在准一维强关联模型中也存在绝缘体-金属转变,随着掺杂的增加,化学势逐渐向下Hubbard带上端移动,输运性质增强;电子谱和准粒子色散的反常行为源于系统中存在的强关联相互作用,是电荷自由度和自旋自由度相分离的自然结果.     

用第一性原理研究Heusler合金Ni2MnAl的电子结构、 |压力响应及柔和四方变形

运用基于密度泛函理论第一性原理的投影扩充波函数（PAW）方法, 计算了化学计量Ni₂MnAl的晶体结构、 磁性、 电子结构、 压力响应以及柔和四方变形.  结果表明:  在Ni₂MnAl的总磁矩中, Mn原子对总磁矩的贡献最大; 在Ni₂MnAl的总态密度中, 低能部分主要由Al-s的投影态密度决定, 高能部分主要由Ni-d,Mn-d和Al-p的投影态密度决定; Ni和Mn原子间存在较强的键合, Al的p态和Mn的d态存在与自旋相关的杂化; 在Ni₂MnAl的四方变形中,  0.95＜c/a＜1.10内存在一个变化平缓的能量面.     

Si_(8-x)Ge_x合金的电子、力学和光学性质第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究Si_(8-x)Ge_x合金的电子、力学和光学性质.计算结果表明:Si_(8-x)Ge_x合金的能带结构相似;弹性系数、体模量和剪切模量均随x的增大呈减小趋势;静态介电常数、折射率和反射系数均随x的增大呈准线性增加趋势;等离子体振荡频率随x的增大呈减小趋势.     

Mg-6Zn-(Al,Ca)镁合金显微组织及力学性能

利用WD-10A电子拉伸试验机和RD2-3型蠕变试验机对Mg-6Zn-(Al,Ca)系列镁合金的力学拉伸强度及高温蠕变性能进行测试,研究其显微组织对高温性能的影响,并利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析等方法进行分析表征.研究结果表明,Mg-6Zn-2Al-0.3Mn(ZA62)具有较好的综合力学性能,其铸态显微组织主要由α-Mg基体和致密片状Mg51Zn20共晶相组成.少量Ca加入ZA62合金后,抑制了Mg51Zn20相的析出,并代之形成了含Ca的MgZn相和τ相.随Ca加入量增加,晶间相的数量增加,合金组织中出现另一热稳定四元Mg-Zn-Al-Ca化合物相.当w(Ca)>0.5%时,合金晶粒显著细化.随Ca含量增加,合金常温拉伸强度和塑性呈下降趋势,基体显微硬度减小.加入Ca提高了合金高温拉伸强度,改善了合金蠕变性能.在175℃/70 MPa条件下,合金蠕变性能受合金晶粒尺寸影响,随晶粒尺寸的减小,蠕变变形量增加.     

压力下NaN_3结构稳定性、力学性质和电子结构的理论研究

采用基于密度泛函理论的从头算平面波超软贋势方法研究了压力对NaN_3结构稳定性、力学性能以及电子结构的影响.对能量和力学参量的计算结果表明,R-3m结构是NaN_3在零压下的稳定性结构.随着压力的增加,在5 GPa的压力范围内NaN_3会发生从R-3m结构到C2/m结构的结构相变,而C2/m结构的NaN_3在压力超过20 GPa以后也不能够保持稳定.该结果与实验研究结果间取得了很好的一致.此外,对电子结构的研究表明,常压下两种结构NaN_3都表现出了绝缘体的性质.随着压力的增加,C2/m结构NaN_3的价带和导带宽度都略有增加,而带隙宽度略有减小.     

Heusler合金Mn2NiAl的电子结构、 磁性质及四方变形的第一性原理

利用基于密度泛函理论的第一性原理, 计算Mn₂NiAl的晶体结构、 四方变形、 磁性、 电子结构和压力响应. 计算结果表明: Mn2NiAl在立方奥氏体相的平衡结构为铁磁态MnMnNiAl型结构, 其中Mn原子占据A和B不等价晶位; 在由立方结构向四方结构的变形中, 在c/a≈1.24处存在一个稳定的马氏体相; 在奥氏体相和马氏体相下, Mn原子对Mn2NiAl总磁矩的贡献最大,  Mn(A)和Mn(B)原子磁矩的值不等并呈反平行耦合, 且Mn(A)-d和Mn(B)-d的投影态密度在费米面附近交叠均较少,     

微生物电解乙酸合成高值有机物

以微生物电解池为平台, 考察了阴极电势, pH以及初始乙酸盐浓度对乙酸还原及其丁酸、乙醇等产物积累的影响.结果显示, 恒定阴极电势-900mV(vs.Ag/AgCl)、 pH60时, 初始乙酸钠浓度为10g/L时, 丁酸产量最高, 可达到80(±5)mg/L, 乙醇积累26(±5)mg/L.在-900mV阴极电势下, 总碳回收率达到632%, 产物电子回收率为1306%; 在-800mV阴极电势下, 总碳回收率达到428%, 产物电子回收率为544%.控制阴极电势-850mV, 初始乙酸钠浓度由1g/L增加到5g/L, 丁酸的产量由488mg/L增加到762mg/L, 提高了56%.扫描电镜显示, 阴极碳毡上菌体主要为杆菌.对阴极附着微生物进行变性梯度凝胶电泳(PCR DGGE)分析发现, 假单胞菌属(Pseudomonas)和梭菌属(Clostridium)为主要的功能菌群, 假单胞菌可能与阴极电子传递有关, 而梭菌可能与高值有机物的合成有关.     

立方相MgSc合金力学性质的计算研究

采用严格糕模轨道方法结合相干势近似计算,研究Mg_1-xSc_x（0.101-xSc_x（0.100,即此相在力学上是稳定的。γ相的弹性系数和体模量小于β相,但呈现的韧性优于β相。电子结构计算表明,基于正则能带理论的力定理不能解释γ相和β相单晶弹性常数的大小关系,而Sc合金化和电荷转移引入的马德隆相互作用对合金相稳定性和力学性质起关键作用。     

Cr含量对Ti-V-Cr合金结构稳定性及抗腐蚀性 影响的电子结构计算

在合金体系中添加合金化元素来提高合金体系的抗腐蚀性是科学研究的重要手段之一.首先讨论了不同Cr含量下,Cr原子的分布对合金结构稳定性的影响.在此基础上,通过计算不同Cr含量的Ti-V-Cr合金体系的内聚能和形成能、费米能级和态密度,从电子层次分析Cr含量对Ti-V-Cr合金体系抗腐蚀性的影响.结果表明:随着合金体系Cr含量的增加,合金体系的内聚能升高,表明合金体系结构稳定性在降低;形成能均为负值,表明合金都稳定存在.态密度的研究表明,随着Cr含量的增加,赝能隙逐渐消失,合金体系中相邻原子间的成键作用减弱,合金体系的结构稳定性随着Cr含量的增加而降低,与内聚能的计算结果一致.态密度的研究还表明,随着Cr含量的增加,合金体系的费米能级在降低,费米能级处的总态密度值明显减小,并且态密度最大值向低能级方向移动,合金体系失电子能力减弱,有利于提高合金体系的抗腐蚀性.     

PB-1/PP共混合金的结晶形态与动态流变性

采用熔融共混的方法制备了聚丁烯–1/聚丙烯(PB-1/PP)共混合金,利用偏光显微镜观察了共混合金的结晶形态,使用动态力学分析仪和旋转流变仪研究了共混合金的动态流变性.结果表明:PP的加入导致PB-1晶体尺寸略有减小,合金固体的储能模量以及损耗因子增大;随PP含量的增加,熔体的储能模量、损耗模量、复数黏度和剪切变稀敏感性逐渐下降;在熔融状态下,共混合金的两相具有一定的相容性.     

不同菌株培养顺序对添加黏土矿物白浆土腐殖质组成的影响

采用室内培养法, 以混有木质素白浆土为供试对象, 通过设置巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）、 黑曲霉（Aspergillus niger）和灰色链霉菌（Streptomyces griseus）的6种培养顺序, 研究高岭石(K矿物）和蒙脱石（M矿物）对白浆土腐殖质组成的影响. 结果表明： 当以A.niger为Ⅰ期培养菌株, 或以B.megaterium为Ⅰ期、 A.niger为Ⅱ期培养菌株时, K矿物对白浆土-C(HA)-C(FA)的促进作用大于M矿物, M矿物更利于HA分子结构的复杂化, 当以S.griseus为Ⅰ期培养菌株时, M矿物更利于增加白浆土的-C(HA)C(FA); 在B.megaterium→S.griseus→A.niger培养顺序下, 与SiO₂相比, 两类矿物均有利于C(HA)C(FA)的增加; 除S.griseus→B.megaterium→A.niger外, 在其他5种培养顺序下, K矿物更利于C(Hu)的形成; 当Ⅱ期培养菌株为A.niger时, M矿物比K矿物更利于白浆土总有机碳(TOC)的矿化; S.griseus→A.niger→B.megaterium培养顺序对TOC的矿化程度最弱, 且K矿物更易促进白浆土C(WSS)的消耗, 两类矿物在A.niger→B.megaterium→S.griseus培养顺序下未对C(WSS)产生差异影响, 在其他4种培养顺序下, M矿物更易促进白浆土C(WSS)的消耗; 与SiO2相比, 两类矿物均可促进白浆土C(HE)的消耗.     

新型二元半导体CdSe的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对CdSe在44~80 GPa压力区间提出的新高压相的结构、电子能带、局域电荷密度、晶格动力学和力学稳定性进行了研究.结果表明:CdSe的Pnma新相是动力学稳定的,达到80 GPa;压力致使Pnma相能隙发生闭合;根据力学稳定性判据得出Pnma相是力学稳定的.     

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。     

BH-IF钢超快速加热退火工艺

研究了不同退火条件对BH-IF钢组织和织构演变及性能的影响.结果表明:随着加热速率的增加,BH-IF钢晶粒得到细化,但并不明显,强度和延伸率提高,再结晶织构仍为典型的管状γ织构;在超快速加热速率条件下,XRD织构分析显示BH-IF钢γ取向纤维织构组分及强度差异缩小,各组分更趋均匀.随保温时间增加,γ取向纤维织构强度增加,因而由其决定的r值(塑性应变比)增加.在超快速加热速率条件下,试样平行于轧向的r0降低,而垂直于轧向的r90增加,其均值rm无明显变化.