ZA27合金中稀土及铁的晶界偏聚与交互作用

根据分子动力学理论建立了液态ZA27合金的原子集团，结合计算机编程构造出ZA27合金α相与液相共存时的原子构形及α相大角度重位点阵晶界模型.利用递归法计算了铁、稀土元素 固溶 于晶粒内，游离于固液相界面及其在α相晶界处的环境敏感镶嵌能，计算了铁、稀土元素与 Al 的键级积分.由此得出：铁、稀土处于固液相界区比在晶内更稳定，解释了铁、稀土在α相内溶解度很小，结晶时富集于固液相界前沿液体中，从而导致凝固结束后铁、稀土元素偏聚于晶界，并形成成分复杂的稀土化合物的事实. 关键词： 稀土 晶界 递归方法 电子结构     

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     

镁合金稀土阻燃机理电子理论研究

通过计算机软件建立镁合金的晶体,液态及其固/液界面模型.采用递归法计算了稀土元素在α-Mg、固/液界面、镁液态等原子环境中的环境敏感镶嵌能,定义并计算了Mg,La及Y与氧的原子亲和能.计算结果表明：La,Y在镁晶体中的环境敏感镶嵌能较高,不能稳定固溶于晶体中,因此在固体中的溶解度较小.合金凝固时稀土元素扩散到环境能较低的液体中,向液面聚集.由于稀土与氧的原子亲和能低于镁与氧的亲和能(镁、稀土与氧的亲和能分别为Mg-O：-14.9338 eV,La-O：-19.0608 eV,Y-O：-19.5050 eV 关键词： 电子结构 阻燃 Mg合金     

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     

镁合金稀土阻燃机理电子理论研究

通过计算机软件建立镁合金的晶体，液态及其固/液界面模型.采用递归法计算了稀土元素在α-Mg、固/液界面、镁液态等原子环境中的环境敏感镶嵌能，定义并计算了Mg，La及Y与氧的原子亲和能.计算结果表明：La，Y在镁晶体中的环境敏感镶嵌能较高，不能稳定固溶于晶体中，因此在固体中的溶解度较小.合金凝固时稀土元素扩散到环境能较低的液体中，向液面聚集.由于稀土与氧的原子亲和能低于镁与氧的亲和能(镁、稀土与氧的亲和能分别为Mg-O：-14.9338 eV，La-O：-19.0608 eV，Y-O：-19.5050 eV     

ZA27/CNT界面特性电子理论研究

依据原子结合能定义了界面结合能. 采用递归法计算了纳米管增强锌铝基复合材料中ZA27/CNT界面电子结构，揭示了纳米管在ZA27合金晶界分布的微观物理本质，及其ZA27/CNT弱界面结合的电子层面的原因. 研究发现：金属基体对纳米管增强相上的碳原子态密度影响很大，而纳米管对基体金属中的铝、锌原子影响很小. 碳原子态密度与基体金属原子趋于同化，使纳米管与基体金属结合，但因同化程度不高导致界面结合较弱，影响强化效果. 如果在纳米管装饰或镀上与基体金属性质相近的原子层，会极大改善复合材料的界面结合强度，提高复合材料性能. 关键词： 复合材料 纳米管 电子结构 界面     

Mg合金晶粒细化机理的电子理论研究

采用递归法计算了α-Mg与α-Zr的结构能、原子结合能,Mg/Zr界面能与Mg/液态Mg界面能,Mg中Zr及Zr中Fe,Mn,Si等杂质原子相互作用能.计算发现α-Zr的结构能、原子结合能低于相应的α-Mg,且Mg/Zr界面能低于Mg/液态Mg界面能,从能量角度合理解释了Zr先于Mg从Mg熔体析出,并作为异质核心细化Mg晶粒的实验现象.原子相互作用能的计算结果显示,Zr在Mg中相互吸引形成团簇,并与杂质形成化合物,削弱晶粒细化效果. 关键词： 电子结构 晶粒细化 Mg合金     

Ca，Be在镁合金中的阻燃作用

建立了镁合金的晶体,液态及其固/液界面模型.采用递归法计算了Ca,Be在α-Mg、固/液界面、镁液态中的环境敏感镶嵌能,定义并计算了Mg,Ca及Be与氧的原子亲和能.计算结果表明：Ca,Be在镁晶体中的环境敏感镶嵌能较高,不能稳定固溶于晶体中,因此在固体中的溶解度较小.合金凝固时Ca,Be扩散到环境能较低的液体中,向液面聚集.由于Ca,Be与氧的原子亲和能低于镁与氧的亲和能,聚集在液体表面的Ca,Be将优先与氧结合,生成致密的镁与合金元素的混合氧化物,阻止镁合金燃烧. 关键词： 电子结构 阻燃 Mg合金     

碳纳米管增强铝基复合材料电子理论研究

采用自行开发计算机软件，建立了铝晶粒大角度重位点阵晶界模型及碳纳米管与铝金属的界面结构，利用递归法计算了纳米碳管增强铝基复合材料的电子结构参数(铝晶界、铝与纳米管界面及纳米管的结构能，体系费米能级等). 计算结果表明：Σ为5的晶界结构能最低，比较稳定；纳米碳管在铝晶粒的晶界处与铝形成的界面结构能较低，复合材料中纳米碳管主要分布在铝晶粒的晶界处；铝提高纳米碳管的结构能，降低纳米碳管的稳定性，增强碳管的物理化学活性，且管口处的碳原子稳定性较差，易与周围环境中的原子结合生成稳定结构. 关键词： 电子结构 晶界 铝复合材料 纳米管     

过冷液体钾形核初期微观动力学机理的模拟研究

采用分子动力学方法对液态金属钾凝固过程进行了模拟,根据凝固过程体系平均原子能量、原子成键类型和成团类型,以及均方位移和非Gauss参数等动力学参数的演化特征,对过冷熔体形核初期微观动力学机理进行了研究.结果表明:根据过冷液体钾结晶形核过程热力学、动力学和结构特性的演化规律, 其过冷温度区间可以分为两个明显不同的阶段,潜在结晶核心出现在过冷液体较低温区.过冷熔体钾在形核初期,二十面体团簇结构在α-弛豫阶段逐渐解体,同时具有体心立方(bcc)结构的潜在结晶核心逐步形成,其临界晶核包含约300个原子.     

稀土对镁合金应力腐蚀影响电子理论研究

建立了镁合金纯净晶界及其析出Mg₁₇Al₁₂相的晶界原子集团，应用实空间的递归方法计算了铝、稀土元素在晶界的偏聚能，晶界处铝、稀土原子间相互作用能和不同体系的费米能级.讨论了铝、稀土在晶界的偏聚行为，铝、稀土原子间的相互作用与有序化的关系及稀土对镁合金晶间应力腐蚀影响的物理本质.研究发现：铝、稀土原子偏聚于晶界；铝原子间相互排斥，在晶界区形成有序相Mg₁₇Al₁₂，稀土原子间互相吸引，形成原子团簇；稀土原子团吸引铝原子，使铝原子渗入稀土团簇中，形成稀土化合物.因此，稀土具有抑制铝在晶界形成导致应力腐蚀的阴极相Mg₁₇Al₁₂的作用，提高镁合金的晶间应力腐蚀抗力. 关键词： 电子理论 镁合金 应力腐蚀 稀土     

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     

功率超声对Al-Si合金凝固过程中溶质偏析的抑制效应

研究了功率超声作用下，直径为10 mm Al-1%Si合金键合线水平连铸坯的微观组织形貌以及溶质元素在基体中的分布情况.实验结果表明：在功率超声作用下，铸坯的凝固组织得到了细化，Si元素在α(Al)基体中的固溶度及其分布的均匀性得到了提高，溶质偏析得到了抑制.从功率超声对Al-1%Si合金凝固过程中的溶质扩散，结晶温度间隔，液穴形态，温度场和流动场以及合金微观组织形貌的影响出发，尝试性地对功率超声抑制溶质元素微观偏析的机理进行探讨性的解释和说明. 关键词： 功率超声 水平连铸 Al-1%Si合金 溶质偏析     

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     

Structure and magnetic properties of RAlSi(R=light rare earth)

We prepared the semimetals RAl Si(R = light rare earth), and systematically study their crystal structures and magnetic properties. X-ray diffractions confirm the coexistence of the site-disordered phase with group space of I41/amd and the noncentrosymmetrically ordered phase with space group of I41 md in RAl Si alloy. The ordered phase is the main phase in RAl Si alloy. RAl Si alloys show nonmagnetic character for R = La, low temperature ferromagnetic order for R = Ce, Pr, and paramagnetic character for R = Nd, respectively. Sm Al Si shows metamagnetic transition at 10 K and ferromagnetic order at 143 K, respectively. Sm Al Si follows the van Vleck paramagnetic model in its paramagnetic region. The magnetization curves of RAl Si(R = Ce, Pr, Sm) follow the mixed model of ferromagnetism and paramagnetism, and the fitted saturation moment MSdepends on the moment of trivalent rare earth. The paramagnetic susceptibility χ of RAl Si is going up with increasing the atomic order numbers of rare earth elements. This reveals that the magnetic property of RAl Si originates from the rare earth.     

A first-principles study of B2 NiAl alloyed with rare earth elements Pr,Pm,Sm,and Eu

The structural,elastic,and electronic properties of NiAl alloyed with rare earth elements Pr,Pm,Sm,and Eu are investigated by using density functional theory(DFT).The study suggests that Pr,Pm,Sm,and Eu all tend to be substituted for an Al site.Ni8Al7Pm possesses the largest ductility.Only the hardness and ductility of Ni8Al7Eu are enhanced simultaneously.The covalency strength of the Ni-Al bond in Ni8Al7Pm is higher than that in Ni8Al7Eu.The covalency strength of an Al-Al bond and that of a Ni-Ni bond in Ni8Al7Eu are higher than that in Ni8Al7Pm.The Ni-Pm bond and the Ni-Eu bond are covalent,and the covalency strength of the Ni-Pm bond is greater.The Al-Pm bond and the Al-Eu bond show great covalency strength and ionicity,respectively.     

Crystallographic texture and microstructure evolution during hot compression of Ti–6Al–4V–0.1B alloy in the (α + β)-regime

Microstructure and texture are known to undergo drastic modifications due to trace hypoeutectic boron addition (~0.1 wt.%) for various titanium alloys e.g. Ti–6Al–4V. The deformation behaviour of such an alloy Ti–6Al–4V–0.1B is investigated in the (α?+?β) phase field and compared against that of the base alloy Ti–6Al–4V studied under selfsame conditions. The deformation microstructures for the two alloys display bending and kinking of α lamellae in near α and softening via globularization of α lamella in near β phase regimes, respectively. The transition temperature at which pure slip based deformation changes to softening is lower for the boron added alloy. The presence of TiB particles is largely held attributable for the early softening of Ti–6Al–4V–0.1B alloy. The compression texture of both the alloys carry signature of pure α phase defamation at lower temperature and α→β→α phase transformation near the β transus temperature. Texture is influenced by a complex interplay of the deformation and transformation processes in the intermediate temperature range. The contribution from phase transformation is prominent for Ti–6Al–4V–0.1B alloy at comparatively lower temperature.