铸铁凝固理论中的结构形成因子

文献[1]曾用相结构单元中最强共价键上的共价电子数n_A讨论了钢中的相变问题.本文仿文献[2]的方法进行计算,B-型杂化态下铸铁奥氏体和渗碳体晶胞中最强共价键上的共价电子数分别为n_A=0.9307和n_A=0.9385.余瑞璜先生已经给出石墨结构最强共价键上的共价电子数n_A=1.2051.按文献[1]的观点,铸铁凝固时最先结晶的相不应是石墨,且石墨结构中的n_A值为1.2051,平衡凝固时构成这样强的共价键驱动力源于何处?为回答这些问题,本文引入一个新参数——结构形成因子S,并用S对铸铁的凝固和石墨化进行了电子理论分析.     

Co在Fe-Co-Cr系高合金钢中作用机制的电子理论

利用固体与分子经验电子理论对Fe—Co—Cr系高合金钢马氏体的价电子结构进行了计算．结果表明，Co使α—Fe固溶体增加了8种结构单元，使nA值从原来的0．3835变为0．4684以上，增强了α—Fe基体的原子结合力．同时，Co也改变了C及其他合金元素形成的偏聚结构单元的价电子结构，使各个含C—Me偏聚单元的nA大幅度提高，从而改变了回火过程中碳化物等第二相的析出机制，增强了回火抗力．     

Cr在Fe-C奥氏体中的价电子结构及其在相变动力学中的行为

一、Fe-C、Fe-C-Cr奥氏体的价电子结构 按文献[1,2],本文建立了含0.15—2％C的Fe-C奥氏体的价电子结构,见表1。依文献[3],Cr在Fe-C奥氏体中应呈C-Cr偏聚状态,根据文献[3,4]的方法,本文又建立了Fe-C-Cr奥氏体的价电子结构。为了说明符号n~D的意义,文中给出了含0.3％C-Cr晶胞的价电子结构(见表2),其余Fe-C-Cr奥氏体的价电子结构见表1。作者认为表2中C与Fe~f、     

Fe—C—Si合金C—Si偏聚理论研究(Ⅰ)

按固溶体微观不均匀性理论,异类原子(AB)间的结合力大于同类原子(AA)或(BB)间的结合力时,溶体原子在点阵中的位置将按一定的规则呈短程有序分布。据此,对Fe—C—Si合金奥氏体做出如下假设:     

三维原子探针技术在纳米复合永磁材料中的应用

三维原子探针(3DAP)是一种能分析逐个原子的仪器, 可以在纳米空间内分析导电材料中不同元素的原子分布, 是目前最微观的分析仪器, 广泛应用于纳米材料和传统材料中纳米析出相的研究. 用三维原子探针研究了Nd2Fe14B/a -Fe中不同元素的原子分布特征. 研究发现, 快淬薄带晶化处理后元素分布不均匀, 存在(1) 富B, Fe, 贫Nd, Zr, Co区; (2) 富Zr区; (3) 富Nd, Fe, 贫B, Zr, Co区. 这些区域是用其他分析手段难以观察到的.     

Mn8钢TEM原位拉伸变形过程的动态观察

本文采用TEM薄膜原位拉伸变形试验连续观察了Mn8钢变形过程中形变诱发马氏体的形核与长大以及位错组态的动态变化过程,并结合微区成分测定和价电子结构理论计算,对试验现象的本质从电子和原子角度进行了分析说明.1 方法试验材料采用DZG-0.01真空感应电炉熔炼,铸铁模浇注.其化学成分(质量比)为C:1.21,Mn:8.18,Si:0.24,S:0.039,P:0.015.试样经1050℃,2h的固溶处理后淬入水中,获得的组织为单一奥氏体.用H-800透射电子显微镜进行薄膜原位动态拉伸变形试验,其拉伸速度为2μm/s,拉伸力为1kg,最大拉伸量为2.5mm,加速电压为200kV;用EDAX9900型X射线能量谱仪分析试样微区成分.     

Al-Dy,Dy-Zr和Al-Dy-Zr体系的热力学优化

与Al3Sc类似,Al30Dy7Zr3化合物也具有L12结构,有望利用其来提高Al合金的高温强度.因此,了解Al-Dy-Zr体系富Al角的相关系极为重要.本文将C15_Laves相处理成计量比化合物,重新优化了Al-Dy二元相图;采用包含16个原子的特别准随机结构(SQS_16)来模拟Dy1-xZrx(x=0.25,0.5,0.75)hcp_A3固溶体,通过第一原理方法计算了其0 K下的混合焓.根据该计算结果以及文献中评估的相图对Dy-Zr二元系进行了热力学优化;最后,结合3个边界二元系的热力学描述,将第一原理计算与相图计算(CALPHAD)方法相耦合优化了Al-Dy-Zr三元系富Al角相图.计算的相关系数与实验结果符合得很好,证明该热力学描述是合理的.     

合金化对Fe-Al金属间化合物价电子结构的影响

材料的显微结构与其原子杂化状态的价电子结构密切相关,这是材料的成分、结构和性能之间的本质反映。本文依据文献[1]所提供的计算方法,就Mo,Ti,Mn,Cu,Si,Ce对Fe_3Al合金价电子结构的影响进行了计算分析和研究,以期探索合金元素对Fe_3Al材料键络强度的影响。     

Fe3C(001)晶面共价电子密度的计算

文献[1,2]给出了Fe-C合金中奥氏体、马氏体(原子排列较密集的)晶面平均共价电子密度(简称电子密度)的计算方法,并以此讨论了奥氏体(111)与马氏体(110)异相界面处-的电子密度。本文以Fe-C合金中另一重要的相渗碳体(Fe_3C)(001)面为研究对象,给出同时穿过几层原子的(原子排列较疏的)晶面电子密度的计算方法,并应用奥氏体(225)等晶面,讨论渗碳体(001)和铁素体(112)、渗碳体(001)和奥氏体(225)等界面电子密度的连续性。     

稀土元素对镁合金结构及力学性能的影响

通过第一性原理方法, 计算了稀土镁合金的晶格常数、弹性模量、体模量、剪切模量、杨氏模量和各向异性参数等性能, 研究了稀土元素对镁合金的结构及力学性能的影响. 结果表明: 固溶体中固溶原子和溶剂原子之间的最近邻原子间距增大, 固溶体的体模量减小; 固溶原子的4f电子对固溶体的性能有较大的影响, Eu及Yb处出现的晶格常数和力学性能的反常来源于固溶原子的特殊的4f电子层结构; 方向性共价键是固溶体脆性增加的原因.     

渗碳体价电子结构及其性质的分析

渗碳体Fe_3C是Fe-C合金的重要相组分。对它的研究是研究钢铁材料的基础。其晶体结构经多人测定结果基本一致,本文采用Lipson等的结果进行计算。由于晶体结构的复杂性,迄今对渗碳体的价电子结构研究的报道尚少。最近Haglund等人用LMTO方法对渗碳体Fe_3C的价电子结构及其某些性质作了较深入的讨论,但其中某些结果并不使人满意。本文利用余氏固体与分子经验电子理论,由Fe_3C的晶体结构直接计     

黄铁矿晶胞参数公式的研究

在我国不同成因矿床的黄铁矿中,钴是主要杂质元素.按钻Wt％含量可分为:钻黄铁矿(Co>1％)、含钻黄铁矿(0.99—0.05％)及黄铁矿(<0.049％)三类.在我国三个不同成因富钻矿床中,作者采集了星均匀相产出的黄铁矿标本22个,经化学分析:钴常>0.1％,最高达3.76％;Mn、As一般<0.01％;Ni一般<0.05％.在若干含镍较高的黄铁矿中,研究钴含量与晶胞a关系时,要考虑扣除Ni对晶胞的影响,作者从克拉克等(1963)合成的NiS_2-FeS_2体系中,a与成分呈线性关系曲线,查得每1％NiS_2置换     

硅的新型亚稳金属性同素异形体

从理论上提出了硅的一种新型金属性亚稳相,并通过弹性常数和声子谱的计算验证了该结构在常压下的稳定性.该结构可以通过以?-La Si5为前驱物,将其中的La原子去除获得.该结构中隧道型空隙的存在使其密度低于金刚石型结构的Si-I相.在这种结构中,有40%的硅原子为5配位,其他硅原子为4配位.电子结构的计算表明该结构具有金属导电性.导电性主要由于5配位原子的存在导致价电子出现离域性.配位数的改变也使得硅原子之间发生了一定的电荷转移,出现离子性.该结构的化学键中同时存在共价性、金属性和离子性.     

由非晶晶化带备的纳米晶Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9表面的扫描隧道显微镜研究

非晶态Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9合金在晶化温度以上退火,可以形成由直径10—20nm、具有体心立方结构的Fe(Si)固溶体微晶及4—5个原子层厚的晶界非晶相组成的纳米微晶合金.与非晶态合金相比,具有饱和磁感强度高、矫顽力低、高频损耗低等优点,是一种综合性能极佳的新型软磁材料.     

富铁硼化物FeB的电子理论研究

过渡金属硼化物结构的成键类型和机理一直是国内外固体、金属、物理化学各领域科学研究者非常感兴趣而又有很大争议的问题.由于其结构的复杂性,很难用能带理论对它进行计算.本文用固体与分子经验电子理论对富铁硼化物FeB进行了价电子结构分析,并以此为基础,对其力学、电学、磁学等物理性质进行了定量、半定量计算或定性的解释,获得了比较满意的结果.这里仅报道对FeB的价电子结构分析.     

Ca提高Mg17Al12相熔点的现象及EET理论分析

在AZ91合金的Ca合金化研究中发现了加入的Ca基本上都溶入Mg17Al12相中，并提高了Mg17Al12相的熔点，增加了它的稳定性，这将对AZ91合金的高温性能有重要的影响。利用EET理论计算了含Ca的Mg17Al12相的价电子结构。结果表明Ca溶入Mg17A112相中后使控制Mg17Al12相稳定性的键强增加，并且主键络上和整个结构中的共价电子数分布也更加均匀。理论计算鸽时解释了试验结果。     

一种二元贵金属氮化物的价电子结构

利用固体与分子经验电子理论计算了一种新合成的贵金属氮化物PtN的价电子结构. 结果表明这种氮化物的电子结构位形是: Pt 6s 0.143, 6p 1.286, 5d 3.0; N 2s 0.5694, 2p 2.4306(只考虑共价电子). 这种位形与常用的第一性原理方法中产生赝势的电子结构位形有很大差异, 推测这种差异是造成体弹 性模量理论和实验值不符的原因. 另外, 根据得到的价电子结构, 计算了PtN的结合能为-674.75 kJ/mol.     

南京栖霞山铅锌矿山中的现代钙华: 一种高度富锌和锰的方解石

金属硫化物矿山开发引发的重金属污染已成为当前急需解决的环境问题. 以南京栖霞山铅锌矿采矿巷道壁上的现代钙华为研究对象, 利用电子探针、扫描电子显微镜和X射线粉末衍射分析等矿物学手段, 分析了钙华中的矿物组成及其重金属元素的赋存形态和分布状况. 结果表明钙华的主要矿物成分为方解石. 尽管地层水的重金属含量较低, 但是钙华中碳酸盐矿物的微量元素含量却较高, 最高含量分别为: Mn 23.65%, Zn 9.60%, Mg 0.76%, Fe 4.44%和Pb 0.66%. 钙华在电子探针背散射电子像中呈现出复杂的韵律壳层构造, 成分分析表明这种韵律壳层构造与重金属的分布有关. 另外, 在钙华中见有螺旋状及团絮状物质可能表明微生物参与了钙华的形成过程, 并与重金属的富集存在关联. 所报道的高度富锌-锰方解石对矿山环境中的重金属污染治理具有可借鉴意义.     

峨眉山大火成岩省中两类岩浆分异趋势及其成因

二叠纪峨眉山大火成岩省存在两种岩浆分异趋势. 攀西古裂谷带内的岩浆显示Bowen分异趋势(即朝富Si贫Fe的流纹质岩浆演化), 在时空上与含V-Ti-Fe矿床的基性-超基性岩体密切相关. 峨眉山岩省东区的玄武岩则具有Fenner分异趋势(即朝富Fe贫Si方向演化), 最终分异产物中Fe₂O₃含量高达23%, SiO₂含量低至44%. 这一成分岩浆的发现为富Fe贫Si岩浆在自然界的客观存在提供了直接的证据. 具Bowen分异趋势的岩浆系列的氧逸度较高, 并经历了较大程度的地壳混染作用, 而具Fenner分异趋势的岩浆的氧逸度较低, 地壳混染不明显. 这暗示地壳混染程度可能是造成幔源岩浆具有不同分异趋势的重要原因. 具不同分异趋势的岩浆的空间分布特征为西南地区V-Ti-Fe矿床的形成机制提供了新的制约.     

碳化硅多型体147R_((b))的晶体结构

碳化硅是层状结构化合物,是典型的多型性物质。已发现的多型结构变体达136种,巳测定过晶体结构的约40种。碳化硅高层多型变体的六角C轴晶胞参数可达四千埃以上,单位晶胞原子数目高达三千以上,因而晶体结构测定有一定的困难。碳化硅多型体晶体结构的测定通常采用尝试法,根据已有的结构规律选择可能的原子排列方式作强度计算并与实测强度值作比较。