计算典型结构金属元素空位形成能的新方法

在Tiwari和Patil计算空位形成能的模型基础上,对金属表面能的计算方法进行了改进,计算了面心立方(fcc)、体心立方(bcc)、密排六方(hcp)典型金属的空位形成能,并引入能量修正因子,可使理论计算结果与实验值基本一致,对fcc, bcc, hcp结构金属的能量修正因子分别取1.292,1.265和1.357,可以比较精确地计算fcc, bcc, hcp金属的空位形成能.     

一种近似计算金属多空位形成能的方法

空位以及多空位的形成能的计算对研究空演位变行为有重要意义.本文利用已经现有的单、双空位形成能结果,采用刚性球模型来表达空位,得出了金属多空位形成能的计算公式,并且进行了讨论.计算了部分体心立方过渡金属的多空位形成能（3空位,4空位）和结合能,并与现有的结果进行比较,结果相差较小.     

部分bcc和fcc金属点缺陷性能的第一原理计算

缺陷对金属及合金的物理和机械性能有显著的影响.点缺陷如空位和间隙性能有助于理解金属和合金的热力学及动力学行为.使用第一原理软件CASTEP模块计算了体心立方结构金属V,Cr,Fe,Nb,Mo,W和面心立方结构金属Ni,Rh,Pd,Cu,Zn,Ag的单空位形成能、结合能、自间隙形成能.计算结果表明:所有结合能的计算值均高于实验值,空位形成能的结果与其他计算方法的结果比较接近;对于bcc结构,110或111哑铃间隙构型能量最低,结构最稳定,与其他计算方法结论一致;fcc结构的100哑铃或八面体间隙构型能量最低,结构最稳定;空位形成能的值大约是结合能的1/3-1/4;间隙形成能与体弹性模量B有关,随着B的增大而增大.     

面心立方结构Fe0.1Co0.9/Al2O3纳米复合材料结构和磁性研究

采用溶胶—凝胶法及在氢气中还原的工艺得到面心立方结构的Fe0.1Co0.9/Al2O3纳米复合粉末,利用X射线衍射、透射电子显微镜、振动样品磁强计对样品微观结构和磁性进行了研究.结果表明FeCo合金以面心立方结构存在于纳米复合材料中.由于Co的掺入,FeCo合金的晶粒尺寸下降而晶格常数增大.另外,由于磁矩和晶粒尺寸的变化导致FeCo合金的饱和磁化强度下降而矫顽力增加.     

TiAl合金晶体缺陷的计算机模拟研究

采用多体势,用分子动力学方法对TiAl中空位、反位原子、间隙原子以及小尺寸空位团（N0＝2,3,4）进行计算机模拟研究,分析讨论了空位团最稳定的构形,研究了空位团对单位迁移的影响。计算结果表明,TiAl中钛空位的形成能大于铝空位的形成能;热平衡状态下存在大量的钛反位原子;间隙原子形成能较大,为空位形成能的2,3倍;在稳定存在的空位团中,每个空位都尽可能地与其他空位保持最近邻关系;已有的空位团可作为空位的凝聚中心具有捕获或吸收附近空位的能力,从而形成更大的空位团。     

一种估算金属空位形成能的半经验方法

在Ｂｒｏｏｋｓ模型的基础上,改进了表面能的计算方法,并对ｂｃｃ,ｆｃｃ和ｈｃｐ金属的空位形成能进行了计算,发现计算结果与实验测试平均值间存在线性关系,引入能量修正因子修正后可使两者基本一致,由此发展的半经验方法可对金属空位形成能进行有效预测。     

缺陷对单壁碳纳米管电子结构调制的第一性原理计算

用密度泛函理论计算不同浓度点空位缺陷对扶手型和锯齿型碳纳米管电子结构的调制, 并对其键长、 缺陷形成能、 带隙及电子态密度进行分析. 结果表明： 随着缺陷浓度的增加, 邻近碳原子间化学键键长减小, 扶手型碳纳米管带隙打开, 由金属性质变为半导体性质, 锯齿型碳纳米管带隙逐渐变小; 碳原子缺失使缺陷附近未成键的悬键电子局域在Fermi能级附近形成额外的电子态而改变了碳纳米管的电子结构.     

体心立方过渡金属低指数表面单空位的改进分析型嵌入原子法模拟

应用改进分析型嵌入原子法(modified analytical embedded-atom method,MAEAM),计算了7种体心立方(body-centered cubic,BCC)过渡金属Fe、W、Mo、Cr、Ta、Nb和V等低指数(100)、(110)和(111)表面前9层上的单空位形成能.结果表明,对每一种金属,单空位形成能在同一低指数表面层中的第1层最低,且在表面第1层和第2层(Nb除外)随表面原子密度的减小而降低,即E(11f11),1相似文献   

含氢空位氢化金刚石2维原子晶体体系与硫酸吲哚酚和水分子相互作用的第一性原理计算

基于立方金刚石晶体结构构建了2种2维原子晶体:氢化立方金刚石(hydrogenated cubic diamond, HCD)和含氢空位氢化立方金刚石(hydrogen vacancy-HCD, Hv-HCD);将含氢空位氢化立方金刚石与单层六方氮化硼(h-BN)和石墨烯(graphene, G)组装构建了2种2维原子晶体范德华异质结构:h-BN/Hv-HCD和G/Hv-HCD.根据第一性原理,对含氢空位氢化立方金刚石2维原子晶体体系、硫酸吲哚酚和水分子的Fukui函数进行了计算.研究结果显示,含氢空位氢化立方金刚石2维原子晶体体系的氢空位碳原子具有较大的f+(r)和f-(r)值,表明氢空位碳原子的亲电和亲核反应趋势较为显著.有关能量效应的计算结果表明:水分子与含氢空位氢化立方金刚石2维原子晶体体系的氢空位碳原子形成氢键;硫酸吲哚酚分子在氢空位碳原子位点发生化学分解,生成3-吲哚酮和二氧化硫,原磺酸基羟基与氢空位碳原子结合形成醇羟基.该体系可以作为基于2维原子晶体研发生物活性分子、人体血液毒素分子吸附清除以及检测分析核心材料的参考依据.     

双层辉光离子渗金属技术沉积氮化钛薄膜的微观结构研究

采用双层辉光离子渗金属技术,在硬质合金基体表面上制备了氮化钛（TiN）薄膜,通过微观结构和显微硬度分析,研究了基体温度对TiN薄膜性能的影响.实验结果表明：所有TiN样品均具有面心立方结构,并且薄膜生长的择优取向、晶粒尺寸、晶面间距、晶格常数和微观硬度等都与基体温度密切相关.当基体温度为650～780℃时,TiN薄膜具有最小的晶粒尺寸（26.9 nm）和最大的显微硬度（2204 HV）.     

高强铝合金Mg偏析对晶界结合力和断裂应力的影响

提出了一个计算高强铝合金空位形成能的半径验公式Ｅｔ＝１／１６ＥＭ并用此分式和准化学方法分别计算了７０７５高强铝合金在不同时效状态下晶界的结合力的断裂应力不降百分数，结果表明：晶界结合力和晶界断裂应力随着晶界上Ｍｇ偏析深度的增加而减小。这与应力腐蚀裂纹扩展速率的实验结果相一致。     

面心立方铜中小空位团簇结构及稳定性的讨论

本文应用改进分析型嵌入原子法讨论了面心立方铜中密排面上四个三空位和二十个四空位的可能构形及稳定性。表明:一个三空位和六个四空位松弛后构形发生塌陷;从能量最小化观点得出,三空位以四个位于顶点空位和一个位于中心的间隙原子构成的正四面体的构形存在,四空位以六个住于顶点的空位包围着两个间隙原子构成的八面体的构形存在;形成能随空位数目的增加而增加,但稳定构形空位中平均一个空位的形成能随空位数目的增加而减小。     

高压下空位浓度对铝的弹性性质的影响

运用分子动力学方法及Y.M ish in的EAM势,计算得到铝的空位形成能为0.70 eV,与实验值符合.对6×6×6、7×7×7、8×8×8、9×9×9各失去一个原子的4种含有不同空位浓度的铝系统的弹性系数进行了模拟,并对同一浓度的缺陷晶体在0~15GPa压强范围的弹性系数进行了计算,发现空位浓度的提高降低了铝的弹性系数,而压强的增大使得缺陷系统的弹性系数越接近相同压强完整晶体的弹性系数.     

基于正电子湮没寿命谱研究Fe-6.5wt.%Si合金中热空位的生成

正电子湮没技术（PAT）是一种无损伤的材料探测技术,它可以反映正电子所在处电子密度或电子动量分布的信息.由于正电子对原子尺度的缺陷非常敏感,所以正电子湮没技术（PAT）是研究纯金属及金属间化合物中热空位生成的有效工具.基于正电子寿命谱技术对金属间化合物Fe-6.5wt.%Si合金热轧板在不同温度退火后缺陷变化进行研究,发现了正电子平均寿命在673K左右迅速增加,673至1073K温度范围内平均正电子寿命的温度曲线为明显的S形状,1073K以上平均正电子寿命趋于常数,通过分析正电子平均寿命的温度变化曲线,得到了Fe-6.5wt.%Si合金中热空位生成的临界温度值,并计算得到了该合金的空位生成激活焓为HVF=0.54eV.     

密排六方金属中多空位的改进分析型嵌入原子法计算

应用改进分析型嵌入原子法(Modified Analytical Embedded-Atom Method,MAEAM),计算了密排六方(Hexagonal Closed-Packed,HCP)金属(c/a<1.633)单空位形成能以及双空位与三空位的形成能与结合能.空位形成能的最小值或结合能的最大值均表明,双空位稳定结构是第一近邻[1n]、第二近邻[2n]或第三近邻[3n];三空位稳定结构是三空位组成两个第一近邻和一个第二近邻[112]、一个第一近邻和一个第二近邻以及一个第三近邻[123]或三个第二近邻[222].这说明在密排六方金属(c/a<1.633)中存在空位聚集趋势.     

一种用于HCP金属的多体势模型

提出了一种非球对称结构的嵌入原子势模型，以改变常见的只用一组参数的方法，使得原子的行为呈现为非球对称性，满足了密排六方结构(HCP)金属的非球对称条件，从而使计算结果有显著改善。计算了4种过渡族HCP金属的结合能、空位形成能、体弹模量和弹性常数，并和实验数据做了比较。参数拟合计算表明，这一模型适用于过渡族金属中HCP金属的力学性能和结合能的理论计算。该模型并可用于材料中微缺陷性能的计算机模拟研究。