基于一氧化碳、二氧化碳和氧气分子吸附为探针的碳化钼、碳化钨、氮化钼和氮化钨的表面化学性质：密度泛函理论分析

作为具有吸引力的电极材料,过渡金属碳化物与氮化物被应用在许多电化学储能及能量转换领域. 本工作中,通过密度泛函理论计算,以及一氧化碳 （CO）, 二氧化碳（CO₂）和 氧气（O₂）分子的吸附来表征钼和钨的碳化物及氮化物,如碳化钼（Mo₂C）、碳化钨（W₂C）、氮化钼（Mo₂N）和氮化钨（Mo₂C）的表面化学性质. 这些探针分子可为研究钼和钨的碳化物及氮化物表面在酸性/碱性的氧化还原性质提供衡量方法. 计算结果表明,CO₂分子的吸附发生在路易斯碱位,其碱性降低顺序为α-W₂C(001) > α-W₂N(001) > β-Mo₂C(001) > γ-Mo₂N(100). 此外,CO和O₂分子吸附可用于评估上述碳化物及氮化物的还原能力,其还原性减小顺序为β-W₂C(100) > α-Mo₂C(100) > α-W₂N(001) > α-W₂C(001) > β-Mo₂C(001) > γ-Mo₂N(100). 由于还原本性,使得上述这些碳化物和氮化物成为在各种催化反应中有可能取代贵金属的良好候选材料.     

轧辊用高钒高速钢的滚-滑动磨损性能及失效行为研究

在高应力滚-滑动(滑动率约10%)条件下,利用自制的磨损试验机研究了高钒高速钢的磨损性能,并利用电子显微镜分析了失效行为.结果表明:高钒高速钢的相对耐磨性是高铬铸铁(Cr20)的2倍以上.磨损失效形式为显微切削与疲劳剥落的复合,兼有碳化物碎裂.碳化物对磨损失效有重要作用,高铬铸铁中的杆状M7C3型碳化物易于弯曲、碎裂而在其内部形成大量裂纹,促进磨损表面产生大块的疲劳剥落;高钒高速钢中团块状VC硬度高、形态好、具有精细亚结构、不易碎裂,可有效地抵御显微切削和疲劳剥落,是高钒高速钢耐磨性优良的原因.     

碳化物抗氧化稳定性及其与基体的协同作用对Cr—Ni合金铸铁高温耐磨性的影响

通过改变Cr-Ni合金铸铁中共晶碳化物的抗氧化稳定性,在可控气氛高温磨料磨损试验机上研究了碳化物及其与基体的氧化协同性对合金耐高温磨料磨损能力的影响。结果表明：碳化物的抗氧化稳定性以及碳化物与基体的氧化大无畏同性对合金在大气气氛中的高温耐磨性起着重要的作用。在Cr-Ni合金铸铁中,碳化物在高温氧化气氛中将优先于合金基体发生氧化腐蚀,使合金的耐磨性得到极大损害,因此,使碳化物与合金基体在高温下保持协同的高温稳定性对合金的高温耐磨性非常有利。     

NbC固体表面能带和电子结构的理论研究

采用DFT/BLYP方法对NbC(001)和(111)面的电子结构进行研究。计算结果表明,对于NbC(001)表面,其表面态主要集中于费米能级(EF)下方约4.5eV附近区域,并以表面Nb原子和C原子为主要成分。O2分子在该表面吸附时,趋向于吸附在表面Nb原子上。对于NbC(111)表面,其表面态集中在EF下方0.02.0eV区域,靠近EF的态具有较高的表面活性,其主要成分为表面Nb原子的4dxz/dyz成分。上述结论与光电子能谱实验结果基本一致;但由于金属原子d电子数的差异导致NbC(111)表面态成分与类似的TiC化合物并不相同。     

碳化物价电子结构及其界面电子密度分析

运用固体与分子经验电子理论计算了六种过渡金属碳化物(MC)的价电子结构及其部分低指数晶面的电子密度.计算结果表明:MC最强键为最近邻M-C键,相邻(111)面间以最强键结合,滑移困难.通过对NiAl和MC的不同晶面的共价电子密度的分析发现:(110)NiAl和(100)MC在一级近似范围内基本上保持连续;采取适当的制备工艺,使复合材料中存在尽可能多的(110)NiAl∥(100)MC,有可能使这种复合材料具有更优异的力学性能.     

3d过渡金属碳化物相稳定性和化学键的第一性原理研究

采用第一性原理方法对具有NaCl相、CsCl相以及WC相结构的3d过渡金属碳化物MC(M=Sc～Ni)的电子结构进行了详细研究,研究结果表明,对于同一类型相结构的Mc化合物具有相似的能带结构,均可用刚性带模型来描述,并由此得到了三种相统一的态密度(1DOS)分布．基于该DOS分布,通过分析费米能级附近DOS的大小并结合体系的结合能,对三种相的稳定性进行了探讨．结果表明,CsCl相构型最不稳定;对于3d电子数较少的MC化合物(M=Sc～V),以NaCl相为稳定构型;对于M=Cr～Ni的MC化合物,则以WC相为稳定相．此外,通过采用双子晶格模型,进一步从化学键角度对影响三种相稳定性的内在原因进行了探讨．     

镧复合变质团球状碳化物奥氏体－贝氏体中锰钢

采用含镧复合变质剂对中锰钢液进行变质处理，获得一种新型抗磨钢─—团球状碳化物奥氏体－贝氏体中锰钢。经镧变质处理后，铸件等轴晶数量增多、细化，被细化的等轴晶间形成团球状共晶体（合金渗碳体、奥氏体）。在共晶体生长时，镧富集、吸附在共晶体生长界面，控制共晶体生长。     

添加金属对MoO3/Al2O3 碳化过程的影响

通过对镍、铜和钾改性的MoO3/Al2 O3样品进行与甲烷的程序升温表面反应 (CH4 TPSR)研究以及其碳化样品的BET测定 ,发现镍的添加对于甲烷还原以及碳化氧化钼具有促进作用 ,并对甲烷在碳氧化物或碳化物表面上的活化也具有促进作用 ,镍改性的碳化物样品具有较大的比表面和对甲烷比较高的本征活性 ;铜的添加对于甲烷还原以及碳化氧化钼稍有促进作用 ,对于甲烷在碳氧化物或碳化物表面上的活化稍有促进作用 ,但铜的引入也会加快催化剂的烧结 ;钾的添加对氧化钼被甲烷的还原以及碳化都不利 ,对于甲烷的活化也不利 ,钾的加入还会促使催化剂烧结 .因此 ,钾的添加对于甲烷在碳氧化物或碳化物上的转化是不利的     

LaFe11.6Si1.4C0.5间隙化合物的磁性、磁相变和磁熵变

使用了约80％的廉价铁原料，制备了LaFe11．6Sil．4C0．5间隙化合物。研究表明：该间隙化合物仍保持了LaFe11．6Sil．4的NaZnl3立方晶体结构，间隙C原子的引入导致晶格膨胀了约0．35％，居里点提高了约50K；同时，仍然保持大的磁熵变，在0-2T磁场变化下，磁熵变达到Gd的2倍以上，大磁熵变源于磁场诱发的巡游电子变磁相变。该间隙化合物具有大磁熵变。