Fe基体中包含Cu团簇的Fe-Cu二元体系在升温过程中结构变化的原子尺度计算

采用基于嵌入原子方法的分子动力学方法模拟了具有体心立方晶格结构的Fe基体中包含小尺寸Cu纳米粒子的Fe-Cu二元体系在升温过程中的原子堆积结构变化.进行了Cu原子均方位移、Cu原子对分布函数和原子的径向密度分布函数的计算,并对纯Cu原子区、Fe-Cu界面区和纯Fe基体区的分区域原子堆积结构进行了分析.结果表明,Fe基体内Cu团簇的尺寸及其在Fe基体内所能占据区域的大小,对不同温度下的Cu团簇内原子堆积结构及Fe基体的原子堆积结构具有影响.升温过程中不同尺寸受基体约束Cu团簇对Fe基体结构改变的影响表现出很大差异.对于Fe_(bulk)-Cu_(135)体系,基体的应变临近Fe-Cu界面区,同时在团簇中间的基体区域出现大量空位缺陷和应变集中区;对于Fe_(bulk)-Cu_(141)体系,随温度升高,基体中出现的应变区域表现为小尺寸、数量多向大尺寸、小数量的变化.     

Fe含量和粒径对Fe/Cu颗粒膜结构和磁性的影响

采用共蒸发法制备不同组分的Fe/Cu颗粒膜,将样品分两组进行退火和不退火处理. 根据测量及分析,确定了不同成分的Fe/Cu颗粒膜的相组成和晶体结构;找出了 Fe/Cu颗粒膜矫顽力与粒径的关系,利用此关系由自发形核理论可知,提高功率,快速蒸镀薄膜,可得到细密颗粒的Fe/Cu颗粒膜,从而降低矫顽力,减少磁滞损耗.     

MgH_2(110)表面Pd单原子催化氢脱附反应的第一性原理研究（英文）

本文采用第一性原理密度泛函理论计算研究了MgH_2(110)表面吸附单原子Pd后的氢脱附反应.计算发现,在吸附一个Pd单原子后,MgH_2(110)表面氢脱附反应的能垒可以从1.802 eV显著地降低到1.154 eV,表明Pd单原子对于氢脱附具有很强的催化效应.并且,Pd单原子催化还可以将氢脱附的温度从573 K显著地降低到了367 K,从而使MgH_2(110)表面的氢脱附反应更加容易和快速地发生.此外,通过MgH_2(110)表面氢溢出机制的反向过程来讨论了氢脱附反应的微观过程.该研究表明Pd/MgH_2薄膜在未来的实验中可作为良好的储氢材料.     

密度泛函理论研究纯的及不同掺杂原子石墨烯和CaH_2分子相互作用

本研究采用密度泛函理论研究了纯的及V,Fe,Ni,Pd,Si,P,S和Cl掺杂原子的石墨烯和CaH_2分子之间相互作用.研究结果发现CaH_2分子与所有石墨烯表面均具有较大的相互作用,而CaH_2分子与掺杂石墨烯相互作用都大于与纯石墨烯的相互作用,在所有掺杂原子中,其中与Pd掺杂石墨烯具有最大的相互作用,S次之,其它掺杂石墨烯与CaH_2分子相互作用能力相差不大.这些结果表明虽然所有石墨烯均有助于CaH_2中H原子的脱附,但掺杂石墨烯脱附能力仍然大于纯的石墨烯.在掺杂原子中,Pd和S掺杂石墨烯对CaH_2中H原子的脱附效果最好,其它的掺杂原子脱附效果相差不明显.此研究结果将有望为CaH_2分子在石墨烯基材料中吸氢-脱氢行为提供有用的理论参考价值.     

XAFS和XRD研究高能球磨对Fe70Cu30合金结构的影响

利用XRD和XAFS方法研究机械合金化Fe70Cu30二元金属合金随球磨时间的结构变化.XRD结果表明,球磨2 h后,部分金属Fe与Cu生成Fe-Cu合金;球磨20h后,金属Fe与Cu已完全合金化生成Fe-Cu合金,并只在2θ=44°处出现一个宽化的弱衍射峰,认为是在球磨20h后的Fe70Cu30合金中共存着fcc和bcc结构的Fe-Cu合金相.XAFS结果进一步表明,在球磨的初始阶段(2h),fcc结构的Cu颗粒的晶格产生较大的畸变,其无序度σ(σ＝σT+σS)为0.0190nm.球磨5h后,部分fcc结构的Cu原子进入了无序度相对较小的bcc结构的α-Fe相,导致Cu原子的平均无序度σ降为0.0108 nm.球磨10h后,样品中很大比例的Fe原子处于fcc结构的Fe-Cu合金相,其无序度为σ=0.0119 nm;而大部分Cu原子依然保持fcc结构,无序度为σ=0.0110 nm.这是由于扩散到bcc结构α-Fe相的Cu原子超过某一浓度后(约30%-40%),Cu原子能诱导其产生fcc结构相变所致.球磨时间增加到20h,样品中Cu原子和Fe原子在fcc和bcc相的比例与球磨10h基本相同,生成的Fe-Cu合金混合相的组成和结构分别近似于bcc结构的Fe80Cu20和fcc结构的Fe60Cu40.     

密度泛函理论研究纯的及不同掺杂原子石墨烯和CaH2分子相互作用

本研究采用密度泛函理论研究了纯的及V, Fe, Ni, Pd, Si, P, S和Cl掺杂原子对石墨烯和CaH2分子之间相互作用. 研究结果发现CaH2分子与所有石墨烯表面均具有较大的相互作用, 而CaH2分子与掺杂石墨烯相互作用都大于与纯石墨烯的相互作用, 在所有掺杂原子中, 其中与Pd掺杂石墨烯具有最大的相互作用, S次之, 其它掺杂石墨烯与CaH2分子相互作用能力相差不大. 这些结果表明虽然所有石墨烯均有助于CaH2中H原子的脱附, 但掺杂石墨烯脱附能力仍然大于纯的石墨烯. 在掺杂原子中, Pd和S掺杂石墨烯对CaH2中H原子的脱附效果最好, 其它的掺杂原子脱附效果相差不明显. 此研究结果将有望为CaH2分子在石墨烯基材料中吸氢-脱氢行为提供有用的理论参考价值.     

第一性原理研究合金元素对逆变奥氏体在Cu沉淀上异质形核的影响

超高强度马氏体钢的力学性能强烈依赖于逆变奥氏体的形状、尺寸及含量.通常,提高逆变奥氏体含量,有助于改善超高强度钢的塑韧性.对含Cu马氏体淬火钢时效处理时, Cu粒子会在马氏体组织边界沉淀,并作为质点促进逆变奥氏体形核.为了探索不同合金元素对逆变奥氏体在Cu沉淀上异质形核的影响,本文利用第一性原理方法研究了合金元素X (X=Cr, Al, Mo, W, Ni, Co, Mn)对Cu/γ-Fe界面性质的影响,并分析了合金原子替换界面处Cu和Fe原子前后界面的黏附功、界面能和电子结构.研究结果表明,合金元素Cr,Mo, W, Mn替换Cu/γ-Fe界面处Cu原子时, Cu/γ-Fe界面处产生强烈的X—Fe共价键,黏附功增大且界面能减小,显著提高界面稳定性,促进γ-Fe在Cu沉淀上异质形核.而替换界面处Fe原子时,界面稳定性变化很小,掺杂原子与相邻的其他原子成键较弱.     

机械合金化Fe100-xCux体系的X射线吸收精细结构研究

利用X射线吸收精细结构(XAFS)方法研究机械合金化制备的Fe_100-xCu_x(x=0,10,20,40,60,70,80,100,x为原子百分比)合金中Fe和Cu原子的局域环境结构.对于Fe_100-xCu_x(x≥40)二元混合物,球磨160h后,Fe原子的近邻配位结构从bcc转变为fcc,但Cu原子的近邻结构保持其fcc不变.与之相反,在Fe₈₀Cu₂₀和Fe₉₀Cu₁₀(x≤20)合金中,Fe原子的近邻配位保持其bcc结构而Cu原子的近邻配位结构从fcc转变为bcc结构.XAFS结果还表明,fcc结构的Fe_100-xCu_x样品中Fe的无序因子σ(0.0099nm)比bcc结构的Fe_100-xCu_x中的σ(0.0081nm)大得多;并且在机械合金化Fe_100-xCu_x(x≥40)样品中Fe原子的σ(0.0099nm)比其Cu原子的σ(0.0089nm)大.这表明机械合金化Fe_100-xCu_x样品中Fe和Cu原子可以有相同的局域结构环境但不是均匀的过饱和固溶体,而是由Fe富集区和Cu富集区组成的合金.我们提出互扩散和诱导相变机理来解释在球磨过程中Fe_100-xCu_x合金产生从bcc到fcc和从fcc到bcc变化的结构相变 关键词： XAFS 100-xCu_x合金')" href="#">Fe_100-xCu_x合金 机械合金化     

低能单个Cu原子与Cu13团簇沉积到Fe（001）表面的比较

本文利用分子动力学模拟方法对相同初始沉积条件下的单个Cu原子和Cu13团簇与Fe(001)表面的相互作用分别进行了模拟研究, 并将两者的模拟结果进行了比较分析. 单个Cu原子和Cu13团簇的初始入射能量范围均为1eV/atom、3eV/atom、5eV/atom和10eV/atom, 初始入射角度均为0o、10o、30o和45o, 衬底温度分别为100K、300K和800K. 对单个Cu原子和Cu13团簇的原子动能、质心高度、迁移距离和最终沉积形貌进行了分析, 对比研究了相同初始沉积条件下单个Cu原子和Cu13团簇在沉积过程中和沉积效果上的具体差异. 模拟结果表明: 单个Cu原子和Cu13团簇与Fe(001)表面的相互作用机制存在差异, Cu13团簇表现出显著的集体效应. 在特定沉积条件下, 由于Cu13团簇的集体效应, 导致Cu13团簇与Fe(001)表面的结合能力和在Fe(001)表面上的扩散能力均强于单个Cu原子.     

脂肪醇聚氧乙烯醚在空气-水界面上铺展单分子膜的脱附性质

采用Wilhelmy法测定脂肪醇聚氧乙烯醚在空气-水界面上铺展单分子膜的动态表面压,并由此计算动态脱附动力学参数.实验结果表明,样品铺展膜的脱附初期扩散系数约10-3～10- 4cm2/sec,远远大于溶液表面吸附的扩散系数,铺展膜的初始表面浓度越大,其初期脱附扩散系数也越大.但是从脱附整个过程看,铺展膜的初始表面浓度越大,其平均脱附速率常数越小,脱附过程是属于扩散控制和表面能垒控制共同作用的混合模式.