Bi，Sb合金化对AZ91镁合金组织、性能影响机理研究

利用大角重位点阵模型建立了AZ91镁合金α相［0001］对称倾斜晶界原子结构模型，应用实空间的连分数方法计算了Mg合金的总结构能，合金元素引起的环境敏感镶嵌能及原子间相互作用能，讨论了主要合金元素Al及Bi，Sb在AZ91中的合金化行为.计算结果表明，Al，Bi，Sb固溶于α相内或晶界区使总结构能都降低，起到固溶强化作用；合金元素在AZ91α相内趋于均匀分布，在晶界区易占位于三角椎上部.AZ91镁合金中加入Bi或Sb时，Bi或Sb比Al容易偏聚于晶界，从而抑制了Al在晶界的偏聚，促进基体中连续的Mg₁₇Al₁₂相的析出，提高AZ91合金室温性能； AZ91合金中(α相内和晶界区)主要合金元素Al和微加元素Bi，Sb都能够形成有序相Mg₁₇Al₁₂，Mg₃Bi₂或Mg₃Sb₂，且在晶界区形成的量大.Bi，Sb加入AZ91合金中，由于Bi，Sb抑制Al在晶界的偏聚，晶界区主要析出相为Mg₃Bi₂或Mg₃Sb₂，提高镁合金高温性能. 关键词： 电子理论 合金化 晶界偏聚 镁合组织与性能     

杂质对镁合金耐蚀性影响的电子理论研究

利用大角重位点阵模型建立了Mg合金［0001］对称倾斜晶界模型，应用实空间的连分数方法计算了杂质在晶界的偏聚能，杂质原子间相互作用能和不同体系的费米能级，讨论了杂质在晶界的偏聚行为，杂质间的相互作用与有序化的关系及杂质对镁合金腐蚀性能影响的物理本质. 计算结果表明，杂质原子偏聚于晶界，且主要偏聚于晶界的压缩区；杂质原子间相互排斥，因此在晶界区形成有序相；费米能级与材料的腐蚀电位存在这样的关系：材料的费米能级越高，其腐蚀电位就越低，容易被腐蚀，相反费米能级低，其腐蚀电位就高，不容易腐蚀. 体系中成分不同区域的费米能级差导致电子从费米能级高的区域流向费米能级低的区域，正是费米能级差构成了镁合金电化学腐蚀的电动势. 关键词： 电子理论 晶界偏聚 镁合金 腐蚀机理     

Bi，Sb及稀土元素对AZ91镁合金高温性能影响机理研究

利用大角重位点阵概念建立了AZ91镁合金基体(α相)和镁［0001］对称倾斜晶界原子结构模型,应用实空间的连分数方法计算了体系的结构能,环境敏感镶嵌能以及相互作用能.结果发现,在镁合金基体中,Al和稀土形成团簇时比较稳定,Al,Bi或Sb与稀土形成团簇时不稳定.Bi或Sb和稀土元素同时存在于AZ91镁合金中时,一方面Bi或Sb将可与RE结合形成RE₂Bi(RE₂Sb)或RE-Bi(RE-Sb)化合物弥散分布于晶界,另一方面镁合金基体中会形成Al_{11关键词： 电子理论 晶界偏聚 合金元素 高温性能}     

非晶态Mg70Zn30合金结构因子的预峰

利用X射线衍射仪对非晶态Mg₇₀Zn₃₀合金的结构进行了研究,获得了强度曲线、结构因子、双体分布函数和原子间最近邻距离.结果表明,Mg₇₀Zn₃₀合金在小Q区间存在强烈的预峰现象.根据预峰的特性,提出了Mg₇₀Zn₃₀熔体的结构模型,即Mg原子位于中心,8个Zn原子位于顶角所形成的简单立方结构模型.该模型以共享顶点的方式相连接,能够满足预峰对Mg—Mg原子间距离的要求.Mg< 关键词： 非晶态 70Zn₃₀合金')" href="#">Mg₇₀Zn₃₀合金 结构因子 预峰     

镁合金电子结构与腐蚀特性研究

采用递归法计算了镁合金电子结构.研究发现Mg的态密度在晶内与表面接近,当表面有氧或氢氧时态密度形状改变很大,因此Mg在晶内、表面性质是接近的,但当合金表面渗透氧或氢时,合金性质有明显变化.Al,Y,La三种元素在晶体表面的掺杂原子镶嵌能均低于各自在晶内的掺杂原子镶嵌能,Al, Y, La从晶内向晶体表面扩散、并在合金表面偏聚.Al-O, Y-O, La-O, Mg-O及Mg-O-H间的亲和能均为负数,这些原子间存在亲和力,可以在合金中相互作用形成化合物.由于Mg-O-H间的亲和能远低于Mg-O的亲和能,因此Mg(OH)₂比MgO更稳定.氧化初期氧与Mg, Al, Y, La等生成氧化物,当合金与腐蚀介质接触时,MgO与腐蚀介质中的水发生反应生成Mg(OH)₂.Al₂O₃,（Y,La）₂O₃及Mg(OH)₂能对合金起到保护作用,提高合金的耐腐蚀性能. 关键词： 电子结构 Mg合金 腐蚀特性     

磁场对液态铝和固态铁界面微观组织的影响

研究了直流磁场、交流磁场对液态铝和固态铁界面微观组织的影响，采用金相显微镜、电子探针和x射线衍射等方法对其扩散层内生成物进行了分析.结果表明，在直流磁场和交流磁场作用下，固态铁界面内形成的扩散层厚度均比无磁场时小；在交流磁场作用下，液态铝和固态铁的界面变得凹凸不平；在垂直于磁场方向上，直流磁场抑制了铝原子和铁原子之间的扩散，交流磁场则促进了扩散；无磁场时固态铁内扩散层中生成的金属间化合物由FeAl₃和Fe₂Al₅组成，直流磁场条件下只有Fe₂Al_{5生成，交流磁场作用下由Fe2Al5和Fe4Al13组成. 关键词： 磁场 铝 铁 金属间化合物 扩散}     

NaZn13型Fe基化合物的结构和热力学性质研究

利用Chen-Mbius晶格反演获得的原子间相互作用势,对NaZn₁₃型Fe基金属间化合物进行原子级模拟研究.计算结果表明,Si原子和Co原子均优先占据96i晶位,Si原子和Co原子替代Fe原子后晶体平均结合能降低.随着Co含量的增加,LaFe_13-x-yCo_ySi_x和NdFe_13-x-yCo_ySi_x的晶格参数逐渐降低.声子态密度中,稀土原子主要激发低频模,Si原子主要激发高频模.LaFe_11.5-yCo_ySi_1.5化合物的德拜温度随Co含量的增加而增高. 关键词： 晶格反演 原子间相互作用势 热力学性质 磁致冷材料     

笼状团簇Mg12B24结构与性质的密度泛函理论研究

运用杂化密度泛函B3LYP方法,在6-31G*水平上优化得到了一种Mg₁₂B₂₄团簇的笼状稳定结构,其IR最强吸收峰位于205.23 cm^-1,Raman谱的最强峰位于242.63 cm^-1. Mg₁₂B₂₄团簇笼状结构中B原子主要是sp杂化轨道参与成键,Mg原子主要是s轨道参与成键.团簇中B原子层堆积了大量的电子,表明MgB₂的超导作用主要发生在B原子层;B原子层电子存在较强的离域性,也为超导电性提供了条件;Mg原子起了提供电子的作用.     

ZA27合金晶界处铁、稀土元素的有序化与交互作用

为从理论上揭示铁、稀土元素在锌铝合金晶界处的行为本质，建立了ZA27合金中α相大角度重位点阵晶界模型，利用递归法(Recursion)计算了晶界的电子结构(状态密度、费米能级、结构能).用晶界结构能定义合金的团簇能(有序能)，并计算了偏聚铁及稀土晶界的团簇能.计算结果表明：铁、稀土元素在锌铝合金晶界处团簇能为正值，不能形成团簇，具有有序化倾向，趋于形成稳定的金属间化合物.铁与稀土元素在晶界形成负电中心，降低晶界的费米能级. 关键词： 稀土 晶界 电子结构 有序化     

原子间相互作用势对中Al浓度Ni75AlxV25-x合金沉淀序列的影响

基于微观相场模型与反演算法,研究了中Al浓度及温度对Ni₇₅Al_xV_25-x合金沉淀过程的影响：在相同浓度下,L1₂与DO₂₂结构的第一近邻原子间相互作用势随温度升高呈线性增加,两者呈正比的关系;但在同一温度下,L1₂（DO₂₂）结构的第一近邻原子间相互作用势随Al原子浓度的增加而增加（减少）.同时将反演得出的原子作用势代入微观相场模拟中,探讨中Al浓度合金沉淀序列与原子作用势的关系,即当L1₂的第一近邻原子间相互作用势大于（小于）DO₂₂时,L1₂（DO₂₂）优先析出;当L1₂和DO₂₂的第一近邻原子间相互作用势相等时,两者同时析出.特别地,当Al原子的浓度等于0.0589时,发现L1₂和DO₂₂同时析出.利用微观相场法反演原子间相互作用势,为判断中Al浓度合金的沉淀序列增加了可信度.     

Pb-Mg-Al合金腐蚀机理的电子理论研究

为了了解Pb-Mg-Al合金腐蚀的物理本质, 本文采用基于第一性原理的赝势平面波方法系统地计算了Pb-Mg-Al合金中各物相的结合能、费米能级和局域态密度等电子结构参数, 分析了合金的电化学腐蚀机理. 计算结果表明：Pb-Mg-Al合金中各主要组成物相稳定性大小关系为 Mg₁₇Al₁₂>Mg₂Pb>Mg;Mg,Mg₂Pb和Mg₁₇Al₁₂的费米能级存在E_f(Mg)>E_f(Mg₂Pb)>E_f(Mg₁₇Al₁₂)的关系, 说明Mg最容易失去电子, Mg₂Pb次之, Mg₁₇Al₁₂最难;局域态密度表明, 在同样的外界条件下, 体系中Mg相和Mg₂Pb相对于Mg₁₇Al₁₂均处于不稳定的状态, 容易失去电子, 即容易发生腐蚀. Pb-Mg-Al合金体系中不同物相的费米能级差构成了电化学腐蚀的电动势, 导致电子从费米能级高的Mg相和Mg₂Pb相流向费米能级低的Mg₁₇Al₁₂相, 使Pb-Mg-Al合金发生腐蚀.     

Sc在Al-Zn-Mg-Cu超高强铝合金中作用机理的电子理论研究

通过晶胞平移获得Al-Zn-Mg-Cu合金中α-Al,Al₃Sc及η相原子集团模型,采用自编软件建立α-Al/液态Al界面、α-Al/Al₃Sc界面原子团模型.用递归法计算合金中各组织的态密度、结合能、费米能级,合金元素Sc与空位相互作用能等电子参数.依据电子参数解释合金晶粒细化、腐蚀的物理本质.研究表明： Al₃Sc从液态金属析出时释放的能量比α-Al从液态金属析出时所释放的能量少,可先于α-Al从液态金属中析出;且α-Al 关键词： 电子结构 腐蚀 超高强Al合金     

Nb-Al合金高温氧化机理

通过自编软件建立了铝氧化膜与基体铌界面的原子集团模型,用递归法计算了合金的原子埋置能、原子结合能等电子参数,从电子层面分析铌合金高温氧化机理.研究表明:铝通过晶界扩散偏聚在合金表面,并与氧结合生成致密的Al2O3氧化膜,阻挡氧向铌基体扩散.晶界和稀土元素能提高氧化膜与基体间的原子结合能,增加其界面的结合强度,加强氧化膜与基体铌间的黏附性.因此,通过在合金中添加稀土元素或细化合金晶粒均能提高铌合金的抗高温氧化性能.     

Phase transition and pitting corrosion behaviour for Mo—implanted aluminium

Molybdenum ions are implanted into aluminium with high ion flux and high dose at elevated temperatures of 200℃, 400℃ and 500℃. Due to the high temperature and high flux of vacancies and interstitial atoms, the atom diffusion and chemical effects are enhanced during the ion implantation. The effects increase with increasing ion flux and dose, so that new phase formation and phase transition emerge noticeably. X-ray diffraction analysis shows that when the aluminium is implanted with Mo ions at a low ion flux (25μA/cm²), the Al₅Mo alloy is formed. The atomic ratio of Mo/Al of the Al₅Mo phase is close to 20%. When the aluminium is implanted with Mo ions at a high ion flux (50μA/cm²), the phase transition from Al₅Mo to Al₁₂Mo appears, and the latter is dominant, which is determined to be the final phase. The ratio of Mo/Al in Al₁₂Mo is 7.7%. Rutherford backscattering spectroscopy indicates also that the Mo/Al atom ratio is ～7% to ～8% in Mo-implanted aluminium. The atomic ratios of the constituents in Al₅Mo and Al₁₂Mo are of stoichiometric composition for these alloys. The thicknesses of the Al₁₂Mo alloy layers for Mo-implanted Al with ion doses of 3×10¹⁷/cm² and 1×10¹⁸/cm² are 550nm and 2000nm, respectively. The pitting corrosion potential V_p increases obviously. It is clear that due to the formation of Al₁₂Mo alloy layer, the pitting corrosion resistance is enhanced.     

Fe-Cr-Al合金氧化膜形成机理电子理论研究

通过自编软件建立了Fe-Cr-Al合金表面、氧化膜/基体界面模型,采用递归法计算了合金元素在Fe-Cr-Al合金表面、氧化膜/基体界面的环境敏感镶嵌能、亲和能、结合能、态密度等电子结构参数.从电子层次系统研究了Fe-Cr-Al合金氧化膜的形成机理、稀土元素和杂质硫对氧化膜形成过程及黏附性的影响机理.研究表明Fe-Cr-Al合金中Al的偏聚驱动力远大于Y,Cr.氧化初期氧从合金表面向合金内部扩散,合金内部Al向合金表面扩散,使合金形成富铝、氧表面层;氧与Al间的亲和力较大（亲和能低）,氧原子容易与Al结合生成Al₂O₃保护膜;合金中加入Y后,Y在合金表面偏聚,抑制Al向合金表面扩散,氧化膜的横向生长得到有效控制,从而避免氧化膜皱褶形貌的发生,提高氧化膜的黏附性;合金内部的S通过扩散汇集在基体/氧化膜界面,S使界面区原子的总能增高,总态密度降低,减小了界面的稳定性,进而削弱氧化膜与合金基体的结合力. 关键词： 电子结构 高温氧化 Fe-Cr-Al合金     

Nb-Ti-Al合金高温氧化机理电子理论研究

采用递归法计算了Nb合金的电子态密度、原子镶嵌能、亲和能和团簇能等电子结构参数,研究Nb合金高温氧化机理.研究表明,氧在Nb合金表面的吸附能较低,易在合金表面吸附,并逐渐扩散到Nb合金的基体中.氧在合金基体中镶嵌能为负值,氧的态密度和Nb相似,在Nb中具有很高的溶解度.Ti,Al在合金晶内的镶嵌能均高于各自在合金表面的镶嵌能,Ti,Al从合金内部向合金表面扩散,最终在Nb合金表面偏聚,形成富Ti,Al的表层.团簇能计算结果表明Nb合金表面的Ti,Al原子各自均有聚集倾向,分别形成Ti和Al原子团.氧与合金     

Broad-beam laser cladding of Al-Cu alloy coating on AZ91HP magnesium alloy

The resistance to wear and corrosion of AZ91HP Mg alloy was improved by laser cladding Al-Cu alloy. It was found that the clad layer was characterized by AlCu₄ and Mg₁₇Al₁₂ grains embedded in a AlMg matrix. The bonding zone exhibited a white-light planar crystal band with thickness of 10-13 μm. The heat-affected zone formed a eutectic structure due to the Mg diffusion. The microhardness and wear resistance of the coating were improved due to the formation of the hard phases AlCu₄ and Mg₁₇Al₁₂. Owing to the formation of dense Al₂O₃ oxide film, the coating exhibited better corrosion resistance in 3.5 wt.% NaCl solution.     

合金元素Zr韧化不同计量比Ni3Al合金的微观机制

利用正电子湮没技术（PAT）测量了不同化学计量比二元Ni3₃Al合金及不同Zr含 量Ni3₃Al合金的正电子寿命谱，并估算了合金基体和晶界缺陷处的自由电子密度.结果表明，二元Ni77₇₇Al23₂₃合金的基体和缺陷态的自由电子密度都比二元 Ni74₇₄Al26₂₆合金的高. Ni3₃Al合金晶界缺陷处开空间大于Ni空位或Al空位的开空间，晶界缺 陷处的自 关键词： 3Al合金')" href="#">Ni3₃Al合金 微观机制 自由电子密度 韧化