稀有气体晶体的广义层错能计算

本文采用Lennard-Jones对相互作用势计算了Ne,Ar,Kr和Xe四种稀有气体晶体密排面的广义层错能,对〈112〉和〈110〉两个对称方向的广义层错能曲线上的层错能作了比较,得出密排面沿〈112〉方向滑移更为容易.此外,运用Fourier级数拟合了密排面〈112〉方向的层错能曲线,得到了其解析表达式,并以氙晶体为例作出广义层错能面(γ-面).     

非金属溶质C、H、O和N对α型钛合金基面滑移的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了非金属溶质C、H、O和N对α型Ti合金(0001)[11 20]和(0001)[10 10]基面滑移的影响。研究结果表明,非金属原子使(0001)[10 10]基面滑移的广义层错能降低。其中,不稳定层错能γus的降低将导致该方向滑移的运动性能增强,而内禀层错能的降低将有利于I2层错的形成。对于(0001)[11 20]基面滑移,除H原子外,C、N和O原子都使Ti合金的广义层错能升高,这将使基面在[11 20]方向上滑移的能垒增加,促使该方向上的全位错向其他方向分解。通过进一步对Ti合金的Bader电荷、差分电荷密度分布和局域态密度的计算,从微观上分析了非金属溶质原子对Ti合金基面滑移的影响。电子结构的研究表明,非金属原子X(X=C、H、O和N)与其邻近的Ti原子之间形成强度稳定的TiX共价键,其对滑移过程起着重要的作用。     

原位合成增强体TiB层错的透射电镜分析

利用透射电镜和高分辨率透射电镜研究了原位合成钛基复合材料增强体TiB的堆垛层错结构。结果表明，堆垛层错容易在TiB的（100）面上形成，平行于TiB的生长方向[010]，并贯穿整个增强体。堆垛层错在TiB形核与长大的过程中形成，并且与增强体TiB的B27晶体结构有关。由于TiB的B27结构，在（100）面上容易形成B原子的不足而导致原子错排，并且在（100）面上形成堆垛层错有利于减少增强体与基体合金间的晶格畸变。     

Pt在CeO_2(111)面吸附的第一性原理研究

基于广义梯度近似(GGA)的投影缀加平面波(Projector augmented wave,PAW)赝势和具有三维周期性边界条件的超晶胞模型,用DFT+U的方法,计算并分析了Pt在CeO2(111)p(2×2)面上的吸附能,电子结构和化学特性.考虑了Pt在多个不同位置的吸附,结果表明:Pt最易在O的桥位偏向次层O的顶位吸附;在CeO2(111)p(2×2)面上吸附的Pt原子之间的几乎没有相互作用;Pt的吸附只对其近邻的衬底原子结构有明显影响.以上结果有助于对三元催化剂中Pt与CeO2的协同作用机理的理解.     

硅热氧化堆垛层错的生长和收缩

本文对P型(100)无位错硅晶片的热氧化堆垛层错长度生长和收缩规律进行了研究.给出层错长度、氧化时间,氧化温度之间的关系为L=kt~nexp(~-E/KT).对于干氧氧化,n和E分别为0.62和2.08±0.1ev;对于湿氧氧化,n和E分别为0.8和2.11±0.2ev.用S—450扫描电子显微镜对层错的生长过程进行了观察.热氧化长入硅中的层错分别在高温干氮气氛中和C_2HCI_3/O_2气氛中热处理时收缩、测得相应的层错收缩激活能分别为4.37ev和3.55ev.在干氧中加入洽当的C_2HCI_3氧化,可完全不产生氧化层错.在氧化前硅片用化学抛光处理或在干N_2中热处理能将层错密度降低2—3个数量级.     

溶偏析对Mg-Y-Zn合金层错能的影响

为了有效地改善镁合金机械性能,通过基于密度泛函理论下的第一性原理计算,研究溶质原子(钇和锌)对Mg-Y-Zn合金层错能的影响.计算结果表明:钇和锌原子主要偏析在体系的层错层和层错邻层,并且由于溶质偏析造成了合金层错能显著降低.电子结构的研究表明:在镁和钇以及钇和锌之间形成的强烈的共价键是造成合金层错能显著降低的原因.目...     

基于层错能的中锰Q&P钢变形机制研究

首先利用层错能的热力学模型计算了Mn含量分别为5%、7%的中锰QP钢中残余奥氏体的层错能,并分析了热处理过程中碳配分对层错能的影响;然后通过XRD、SEM及TEM分析等研究了中锰QP钢拉伸变形过程中的变形机制;最后将层错能与实测变形机制相结合分析了两者的关系.结果表明:中锰QP钢残余奥氏体的层错能计算必须考虑碳的配分;7Mn-1.5Si-0.2C试样的层错能为4.55 m J/m~2,5Mn-1.5Si-0.2C试样的层错能为17.8 m J/m~2;钢中残余奥氏体含量的对数与变形量成线性关系;中锰QP钢的残余奥氏体在变形过程中主要发生的是TRIP效应,这与通过层错能判别的结果相吻合.     

高压下BCC金属钨和钼力学性质的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了体心立方金属钨和钼的体积、弹性常数、弹性模量、声子色散曲线以及广义层错能在0~100GPa压强下随压强的变化关系,并讨论了高压下两种材料的力学结构稳定性以及高压对材料韧脆性和剪切形变难易程度的影响.首先,通过0~100GPa压强下的弹性常数发现,两种材料在不同压强下的弹性常数皆满足材料力学稳定性的判定条件,而且两种材料在100GPa下的声子色散曲线中并没有出现虚频,因此两种材料的结构在0~100GPa压强下都是力学稳定的.此外,通过研究不同压强下体模量与剪切模量的比值B/G发现,两种材料的韧性随压强的增加而增强,并且Mo的韧性强于W.最后,通过研究两种材料的广义层错能、沿111密排方向的剪切模量G111以及材料的各向异性比A发现,随着压强增加,广义层错能和G111逐渐增大,A整体趋于1,这说明高压会使得111密排方向的剪切形变变得困难,而且同时也削弱了材料的各向异性.     

高阶园奇异单元法计算混合型应力强度因子K_Ⅰ K_Ⅱ

在裂纹尖端单元和常规单元的连接面上,用矩阵方法使结点位移协调一致.给出了离心力的广义载荷列阵.通过广义结点位移解就可求得K_Ⅰ K_(Ⅱ).计算实例表明,精度和计算速度是满意的.     

Fe-Mn合金层错能的嵌入原子法计算

运用嵌入原子法 (EAM)计算了 Fe- Mn合金层错能 (SFE) .采用 Johnson截断修正模型计算的结果表明 ,Fe- Mn合金的层错能随 Mn含量的增加而线性增大 .该趋势与本文实验结果一致 ,而且 Fe- 2 0 Mn(原子分数 ,% )合金中的层错能计算结果 (2 8m J/m2 )与 Kato等的热力学计算结果(2 6m J/m2 )较为吻合 .当 a(Mn) =2 0 %～ 55%时 ,γ相的层错能可表达为 :SFE(m J/m2 ) =2 3.3+0 .2 69×a(Mn) % .