Mg-Al-Ca合金中二元Laves相的电子结构和力学性能

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了Mg-Al-Ca合金中AB2型二元Laves相(如CaMg2,CaAl2和MgAl2)在不同形态结构(C14,C15和C36)下的晶体结构、电子结构和力学性能.计算所得的晶格常数与实验数据吻合很好.形成能与相关能的计算表明C15-CaAl2 Laves相具有很好的合金化能力和结构稳定性.态密度和电荷密度的计算从微观上进一步分析了C15-CaAl2具有很好的合金化能力和稳定性的根源.弹性常数的计算和力学性能的分析表明C14- MgAl2具有很好的延展性,C15- MgAl2具有很好的塑性.     

Mg–Al-Ca合金中二元Laves相的电子结构和力学性能

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了Mg-Al-Ca合金中AB2型二元Laves相（如CaMg2, CaAl2 和MgAl2 ）在不同形态结构（C14, C15和C36）下的晶体结构、电子结构和力学性能。计算所得的晶格常数与实验数据吻合很好。形成能与相关能的计算表明C15- CaAl2 Laves相具有很好的合金化能力和结构稳定性。态密度和电荷密度的计算从微观上进一步分析了C15-CaAl2具有很好的合金化能力和稳定性的根源。弹性常数的计算和力学性能的分析表明C14-MgAl2具有很好的延展性,C15-MgAl2具有很好的塑性。     

Mg–Al-Ca合金中二元Laves相的电子结构和力学性能

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了Mg-Al-Ca合金中AB2型二元Laves相（如CaMg2, CaAl2 和MgAl2 ）在不同形态结构（C14, C15和C36）下的晶体结构、电子结构和力学性能。计算所得的晶格常数与实验数据吻合很好。形成能与相关能的计算表明C15- CaAl2 Laves相具有很好的合金化能力和结构稳定性。态密度和电荷密度的计算从微观上进一步分析了C15-CaAl2具有很好的合金化能力和稳定性的根源。弹性常数的计算和力学性能的分析表明C14-MgAl2具有很好的延展性,C15-MgAl2具有很好的塑性。     

合金元素对Ag/Al界面性质影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算和分析Ag(111)/Al(111)界面体系的能量与电子结构,讨论Ag中加入的Be、Mg、Al、Ca、Ni、Sn合金化元素对Ag/Al界面性质的影响.结果表明:Ni原子倾向于界面处的取代位置,而Be、Mg原子倾向于靠近界面处的取代位置,Al、Ca、Sn原子倾向于远离界面处的取代位置;合金元素Be、Mg、Al、Ca、Ni、Sn的加入均会使Ag/Al界面的稳定性降低,其中Ca元素的影响程度最大,分离功降低到0.923 J/m~2,界面能增至0.703 J/m~2;通过电子结构计算结果分析认为,导致界面稳定性下降的主要原因应是合金化元素的加入使界面间形成的Ag-Al共价键强度降低引起.     

L12型铝合金的结构、弹性和电子性质的第一性原理研究

运用第一性原理方法研究了L12型铝合金相Al3Sc和Al3Zr的晶体结构、电子结构和弹性.结合能和形成能的计算表明,两种合金具有较强的合金化能力,且Al3Zr较Al3Sc具有更强的结构稳定性.电子结构分析表明,费米能级以下较多的价电子数决定了Al3Zr具有较强的结构稳定性.计算并分析比较了两种合金相的单晶弹性常数(C11,C12和C44)以及多晶弹性模量(体弹性模量B、剪切模量G、杨氏模量Y、泊松比ν和各向异性因子A).通过对比实验和其他理论计算结果,进一步分析和解释了两种合金相的力学性质.     

Eu2+掺杂的Ca-α-SiAlON和Mg-α-SiAlON荧光粉的光学性质和电子结构

α-SiAlON是一种典型的新型硅氮氧荧光体基底材料。通过高温固相反应法合成了化学式为M0.75Eu0.05Si9.6Al2.4O0.8N15.2(M=Ca,Mg)的黄色氮氧化物荧光粉Ca-α-SiAlON:Eu2+和Mg-α-SiAlON:Eu2+。通过光致发光谱图发现,Ca0.75Eu0.05Si9.6Al2.4O0.8N15.2的发光强度比Mg0.75Eu0.05Si9.6Al2.4O0.8N15.2高得多。然后使用基于密度泛函理论的CASTEP程序,计算了两种荧光粉的能带结构和态密度。通过对态密度的分析,发现Ca的分波态密度对总态密度的贡献比Mg的大,这是因为Ca的3d能级和Eu的5d能级更接近,两者充分混合,增大了Eu的5d能带的态密度,从而解释了Ca-α-SiAlON:Eu2+的光学性能好于Mg-α-SiAlON:Eu2+的本质原因。     

掺杂元素对Mg2NiH4稳定性影响的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一原理赝势平面波(PW-PP)方法,计算了低温相Mg2NiH4和(Mg2Ni,X)H4(X=Ag, Al, Ti或Zr)的生成热及电子结构,分析了掺杂元素对Mg2Ni氢化物稳定性的影响. 结果表明,掺杂导致了合金氢化物生成热的绝对值降低,合金氢化物的稳定性下降,且发现掺杂元素电负性越大,氢化物越不稳定. 从电子态密度图和Mulliken布居数分析知道,掺杂后合金氢化物释氢能力增强的主要原因在于Ni-H之间的成键减弱,以及掺杂元素诱导费米能级EF处电子数浓度N(EF)的增加.     

掺杂元素对Mg2NiH4稳定性影响的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一原理赝势平面波(PW-PP)方法,计算了低温相Mg2NiH4和(Mg2Ni,X)H4(X=Ag, Al, Ti或Zr)的生成热及电子结构,分析了掺杂元素对Mg2Ni氢化物稳定性的影响. 结果表明,掺杂导致了合金氢化物生成热的绝对值降低,合金氢化物的稳定性下降,且发现掺杂元素电负性越大,氢化物越不稳定. 从电子态密度图和Mulliken布居数分析知道,掺杂后合金氢化物释氢能力增强的主要原因在于Ni-H之间的成键减弱,以及掺杂元素诱导费米能级EF处电子数浓度N(EF)的增加.     

AuBe_5型新相NdMgNi_(4-x)Co_x的第一性原理研究

利用密度泛函理论系统研究了AuBe_5型新相NdMgNi_(4-x)Co_x(x=0,1,2,3)的晶体学结构、弹性力学性能、热力学性质和电子结构特性.与试验数据相比,晶格常数的相对误差在0.34%之内,而晶体学参数的相对误差在0.24%之内.通过广义胡可定律、Voigt-Reuss-Hill方法和平均声速计算了弹性常数、弹性模量和德拜温度,利用Gibbs2代码计算了0～1000 K范围内的吉布斯自由能、熵和等体热容.计算的结果与其他文献计算结果符合的很好.结果表明:合金相的热稳定性随着Co含量的增加而增强.NdMgNi_(4-x)Co_x(x=0,1,2,3)合金均为韧性材料且按以下顺序增强:NdMgNi_4NdMgNi_2Co_2NdMgNi_3Co NdMgNiCo_3.随着温度升高,合金相的熵S增大而Cv值均趋近于杜隆-珀蒂极限值.对电子态密度的计算表明,NdMgNi_(4-x)Co_x(x=1,2,3)合金为磁性材料,且磁性随着Co含量的增大而增强.     

Mg3MNi2(M=Al,Ti)的晶体结构与电子性能原子模拟研究

利用元素取代Mg2 Ni合金的部分Mg后得到Mg3 MNi2 (M=Al,Ti)合金.计算得到的Mg2 Ni和Mg3 MNi2 (M=Al,Ti)的晶格常数和实验一致,研究了Mg3 MNi2 (M=Al,Ti)的电子性能和储氢性能的关系,结果表明:Mg2 Ni合金中Al和Ti部分取代Mg形成新的合金Mg3 MNi2 (M=Al,Ti)后,Mg和Al、Ti之间形成共价键.从晶体结构特征和电子性能等方面分析预测了Mg3 MNi2 (M=Al,Ti)合金比Mg2Ni合金具有较低的吸、放氢温度.     

高质量立方相ZnMgO的制备与紫外受激发射特性研究

利用脉冲激光沉积（PLD）设备在蓝宝石衬底上制备了高质量Zn_1-xMg_xO单晶薄膜,并对其结构和光学特性进行了深入细致的研究。通过能量衍射谱（EDS）确认Zn_1-xMg_xO薄膜的Mg组分为45%。在Zn_0.55Mg_0.45O薄膜的X射线衍射谱（XRD）中观测到了明显的位于36.67°的衍射峰,对应的是（111）晶向的立方相ZnMgO。从透射光谱中可以看出,Zn_0.55Mg_0.45O具有陡峭的吸收边,没有发生相分离,在透射电镜图谱中也得到了证实。该ZnMgO薄膜还表现出了优异的光学特性,在Zn_0.55Mg_0.45O材料体系中实现了峰位位于310 nm的紫外光泵浦受激发射,其激光发射的阈值仅为22 kW/cm²。     

(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4∶Mn~(2+)的荧光以及长余辉发光性能

采用高温固相法制备了一系列(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4∶Mn~(2+)(0≤x≤0.25)绿色荧光粉,并研究了Mg离子对(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4∶Mn~(2+)的结构、荧光以及长余辉发光性能的影响。Mg离子取代Zn进入Zn_2GeO_4晶格,形成(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4固溶体,并产生了晶格畸变。光谱分析结果表明,样品中位于533 nm的绿色荧光源于Mn~(2+)的~4T_1(~4G)→~6A_1(~6S)跃迁。随着Mg离子浓度的增加,(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4∶Mn~(2+)样品的激发光谱出现了蓝移现象,说明Mg离子进入到Zn_2GeO_4晶格中对其晶格结构产生了影响,导致(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4的带宽发生改变。发射光谱则表明Mg离子进入Zn_2GeO_4晶格引起Mn~(2+)的~4T_1(~4G)→~6A_1(~6S)跃迁绿色荧光发光强度的增强。Zn_2GeO_4基质中的氧空位缺陷陷阱深度由于基质带宽的变化而变深,样品具有良好的长余辉发光效果。通过热释光谱分析研究了材料中缺陷陷阱的特征,进一步证实了(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4中缺陷陷阱深度发生改变。根据光谱分析结果给出了(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4∶Mn~(2+)中荧光与余辉发光的产生机理。     

Effects of Ca/Al ratio and extrusion process on Mg–Al–Ca alloys to produce a high toughness in-situ composite

The microstructures and tensile properties of Mg–Al₂Ca–Mg₂Ca in situ composites (Mg–17Al–8Ca, Mg–14Al–11Ca and Mg–12.5Al–12.5Ca) with different Ca/Al ratios have been studied in both as-cast and extruded conditions. The results indicated that by increasing Ca/Al ratio, new Mg₂Ca intermetallic introduces to the Al₂Ca phase in eutectic structure. Computer-aided cooling curve analysis confirmed the formation of these phases during solidification. Extrusion process not only altered the size of large bulk Al₂Ca intermetallic, but also changed the size and morphology of intermetallics in eutectic structure considerably. The results showed that with increasing Ca/Al ratio, tensile properties of cast composites changes slightly, but significant enhancement is observed after extrusion process. The strength and elongation values of Mg–12.5Al–12.5Ca (Ca/Al = 1) alloy improved from 166 MPa and 2% in as-cast condition to 465 MPa and 12% in hot-extruded condition. The reason for the improved toughness may be attributed to the formation of finer and well-dispersed distribution of hard (Al₂Ca) and ductile (Mg₂Ca) phases. It was found that hot extrusion easily deforms ductile Mg₂Ca phase in comparison with Al₂Ca phase. In as-extruded condition, there are more very fine dimples than as-casted condition because extrusion process leads to formation of fragmented tiny particles and more uniformity distribution of Al₂Ca particles.     

元素替代对LiNH2储氢材料释氢能力影响的第一性原理研究

采用第一性原理赝势平面波方法,研究了元素替代对 LiNH₂释氢能力影响及作用机理.计算给出了结合能、电子态密度、电荷布居,分析了结构的稳定性和原子间的成键情况.结果表明：金属Ca,Na,Al替代LiNH₂部分Li时,可以使N—H键有所减弱.Mg,Al同时替代Li时,效果最好.在Li（Mg）NH₂中,非金属元素B,C,P替代N时,C的效果最好.预测Mg,Al,C共同替代时,会得到的一种较低释氢温度的储氢材料. 关键词： 2储氢材料')" href="#">LiNH₂储氢材料 密度泛函理论 元素替代行为 释氢能力     

Alloying effects and site occupancies of Re in the C14 Cr-based Laves phases: a first-principles study

First-principles calculations based upon the density functional theory have been carried out to investigate the alloying effects and site occupancies of Re in the C14 XCr₂ (X?=?Nb, Ta, Ti, Zr, Hf) Laves phases. The calculated results indicate that Re tends to facilitate and participate in the formation of the Laves phases, generating X₈Cr₁₅Re accordingly. The partial density of states and charge density di?erence were analysed to re?ect the bonding characteristics. For X₈Cr₁₅Re, the bonding between the doped Re and its nearest neighbour Cr atoms all show covalent characteristics, which contribute to the phase stability. The substitution of Re on X sites is energetically unfavourable due to the weak bonding between Re and its nearest neighbour X atoms.     

Structural,electronic and mechanical properties of C14-Mg2RE (RE = Eu,Er, Tm,Yb and Lu) Laves phases: A DFT study

The Pseudo-Potential Density Functional Theory (PP-DFT) method is applied to investigate the structural, electronic and mechanical properties of C14-Mg₂RE Laves phases, with RE being Eu, Er, Tm, Yb and Lu. The predicted cell parameter and c/a ratio of each compound are in good agreement with experimental and theoretical results. Moreover, the studied alloys exhibit a metallic character, which is attributed to the presence of Mg atoms in the C14 Laves phase. Also, the formation of C14-Mg₂RE is found to be controlled by the hybridisation between Mg p states and RE-d and f states. From a mechanical property analysis, the studied alloys are found to be mechanically stable. The Mg₂Lu compound exhibits higher ductility, while Mg₂Er exhibits the smallest one. Finally, Mg₂Yb is found to be more anisotropic than other phases.     

High-pressure 155Gd-Mössbauer study of magnetic properties in GdM2 Laves phases (M=Mn,Fe, Al)

Hyperfine Interactions - We report on high-pressure 155Gd-Mössbauer studies of the magnetic properties of GdM2 (Mn, Fe, Al) Laves phases in the cubic C15 phase, and, for the first time, of...