点缺陷对L1_2-Al_3Li金属间化合物热力学性能的影响

运用基于第一性原理的平面波赝势法研究了L12-Al3Li金属间化合物中Li原子空位和Al原子反位缺陷对Al3Li热力学性能的影响,结果表明:Al反位缺陷易与周围原子形成局域共价键,使晶体体积增大,而Li空位缺陷却减小了晶体体积.Li空位缺陷使L12-Al3Li的硬度增加,延展性降低,德拜温度值升高.Al反位缺陷降低了晶体的硬度,增加了延展性,降低了德拜温度值.在德拜温度以下,Li空位缺陷减小了L12-Al3Li的热容,而Al反位缺陷使晶体热容增大.晶格畸变对L12-Al3Li晶体的热力学性能有重要影响.     

点缺陷对 L12-Al3Li金属间化合物热力学性能的影响

运用基于第一性原理的平面波赝势法研究了L12-Al3Li金属间化合物中Li原子空位和Al原子反位缺陷对Al3Li热力学性能的影响,结果表明：Al反位缺陷易与周围原子形成局域共价键,使晶体体积增大,而Li空位缺陷却减小了晶体体积。Li空位缺陷使L12-Al3Li的硬度增加,延展性降低,德拜温度值升高。Al反位缺陷降低了晶体的硬度,增加了延展性,降低了德拜温度值。在德拜温度以下,Li空位缺陷减小了L12-Al3Li的热容, 而Al反位缺陷使晶体热容增大。晶格畸变对L12-Al3Li晶体的热力学性能有重要影响     

Au-Sn金属间化合物的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法,计算研究了Au-Sn二元系金属间化合物的生成焓、结合能、电子结构、弹性性质和结构稳定性. 计算结果表明：Au₅Sn合金的生成焓最小,说明Au₅Sn较容易生成,但Au₅Sn在热力学和力学上是不稳定的;AuSn₂和AuSn₄的键合作用较强,弹性模量、剪切模量均大于AuSn和Au₅Sn;从电子结构的角度,AuSn₂和AuSn₄ 的成键主要来自于Au原子d 轨道与Sn原子p轨道的杂化;而AuSn以Sn–Sn键的相互作用为主,Au₅Sn相中Au 的占比较大,导致Au–Au共价键发挥作用,抑制了Sn导带p电子的成键. 关键词： 电子结构 弹性性质 第一性原理 Au-Sn金属间化合物     

第一原理研究铝锂金属间化合物

运用密度泛函理论系统地研究了二元铝锂金属间化合物Al₃Li、AlLi、Al₂Li₃和Al₄Li₉的结构、形成热、弹性和电子结构.通过计算四种金属间化合物的形成热,证明了金属间化合物中铝和锂之间具有强烈的化学作用. 在富锂金属间化合物中,随着锂的含量的增加,金属间化合物热力学稳定性呈线性减弱. 计算金属间化合物的单晶弹性常数可以得出四种金属间化合物都是机械稳定的. 运用Voigt-Reuss-Hil     

Ti-Al系金属间化合物力学性能的电子理论

应用固体与分子经验电子理论，在价电子结构层次，系统地研究了Ti-Al系金属间化合物的力学性能.根据该理论的基本思想，比较了相关平行电子理论由电荷密度对力学性能的处理方法，模型化了价电子结构空间分布图象，揭示了Ti-Al系金属间化合物的脆性本质.据此提出了能反映金属间化合物均匀变形能力的价电子结构对称性形因子α，表明α与塑性有很好的对应关系，并给出了其脆性判据.初步建立了价电子结构与力学性能定量的经验关系. 关键词：     

Nb掺杂影响NiTi金属间化合物电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了Nb元素掺杂对B2构型NiTi金属间化合物电子结构的影响.点缺陷生成能的计算结果表明,Nb原子掺杂后,NiTi中产生Ni原子和Ti原子空位和反位点缺陷所需要的能量均明显升高;态密度计算结果表明,Nb原子掺杂后与临近原子发生了明显的s-s, p-p和d-d电子相互作用,增加了与临近原子之间的电荷密度,有利于Nb与合金原子的成键.这些由Nb掺杂所导致的NiTi电子结构和键合特征的变化均有利于促进Nb与合金原子的相互作用,在一定程 关键词： NiTi金属间化合物 点缺陷 电子结构 第一性原理计算     

金属间化合物脆性研究中的若干物理问题

扼要介绍了金属间化合物的基本性质和用途，重点介绍了近十多年来在改善金属间化合物脆性方面取得的重大进展，讨论了环境脆化现象及其机理，提出了目前尚未解决的有关物理问题。     

金属间化合物DyMn_2Ge_2的自发磁相变和场诱导的磁相变

在 10— 80 0K的温度范围内用X射线衍射方法测量了DyMn2 Ge2 化合物的晶格常数与温度的变化关系 ,观察到高温时DyMn2 Ge2 由顺磁状态到反铁磁状态的自发磁相变伴随着晶格常数a的负的磁弹性异常现象 .在4 2K— 2 0 0K的温度范围内测量了DyMn2 Ge2 的交流磁化率 .在交换相互作用的分子场模型近似下 ,从理论上分析讨论了DyMn2 Ge2 的低温自发磁相变和场诱导的磁相变 .计算了DyMn2 Ge2 单晶的磁化强度与温度的变化关系以及不同温度下外磁场沿晶轴c方向时的磁化曲线 .理论分析和计算结果表明 ,温度低于 33K时在DyMn2 Ge2 中观察到的场诱导的一级磁相变为由亚铁磁状态 (Fi)到中间态 (IS)相变 .     

烧结过程中Ni-Al金属间化合物形成的内耗

Ni-Al金属间化合物是一类重要的高温结构材料,在多种领域具有明确的目标需求.粉末冶金技术是制备Ni-Al金属间化合物的一种重要选择.探索烧结过程中Ni-Al金属间化合物形成和转变过程,明确固相扩散反应发生温度和金属间化合物种类对调控烧结工艺和优化产品质量至关重要.本文采用内耗技术系统研究了Ni-Al粉末混合物压坯烧结...     

金属间化合物Fe3l熔体中的键对与多面体

利用分子动力学模拟技术研究了Ｆｅ３Ａｌ的双体分布函数ｇ（ｒ）在快速凝固条件下随温度的变化情况,结果发现Ｆｅ３Ａｌ在６００Ｋ时第二峰劈裂,液态金属中已经产生了非晶态;用键对分析技术详细考察了Ｆｅ３Ａｌ中微观组团的演化特点,液体中的键对数与多面体数与温度的关系都表明Ｆｅ３Ａｌ在向非晶转转变的过程中     

The temperature-dependent elastic properties of B2-MgRE intermetallic compounds from first principles

The temperature-dependent elastic modulus of MgRE (RE=Y, Dy, Pr, Sc, Tb) intermetallics with B2-type structure are presented from first-principles quasistatic approach, in which the static volume-dependent elastic constants are obtained by the first-principles total-energy method within density functional theory and the thermal expansion is obtained from the quasiharmonic approach based on density-functional perturbation theory. The comparison between the predicted results and the available experimental data for a benchmark material NiAl provides good agreements. At T=0 K, our calculated values of lattice parameter and elastic moduli for MgRE intermetallics show excellent agreement with previous theoretical results and experimental data. With temperature increasing, we find that the elastic constants satisfy the stability conditions for B2 structures and follow a normal behavior with temperature, i.e., decrease and approach linearity at higher temperature and zero slope around zero temperature. In addition, the sound velocities as a function of temperature for the NiAl and MgRE intermetallics are calculated and the relations to phonon spectrums have also been discussed.     

First-principles calculation of point-defective structures of B2-NiSc intermetallics

A pseudo-potential plane-wave method based on first principles was used to calculate the physical parameters of B2-NiSc intermetallics and the geometrical, energetic, and electronic structures of point defects. The possible types of point defects in B2-NiSc intermetallics were analyzed and predicted by comparing the formation enthalpy and formation energy for different kinds of point defect structures. The results show that Ni vacancy defects and Ni anti-position defects are the main point defects in the B2-NiSc intermetallics, and that these point defects emerge as double vacancy defects or double anti-position defects. When the double Ni atoms at Sc sites are in the first nearest neighborhood, the point defect structures are found to be the most stable. An analysis of the electronic structure of NiSc point defects shows that the Ni anti-position defect is more stable than the Sc vacancy defect in the Ni-rich alloy, and the Ni vacancy defect is more stable than the Sc anti-position defect in the Sc-rich alloy. These results are consistent with the energy calculation. Through analysis of C₁₁–C₁₂, G/B and Poisson's ratio, it was found that the Ni_Sc point defect has little effect on crystal plasticity, and that the V_Ni point defect improves crystal plasticity.     

碳化硅中点缺陷对热传导性能影响的分子动力学研究

碳化硅(SiC)由于性能优异,已广泛应用于核技术领域.在辐照环境下,载能入射粒子可使材料中的原子偏离晶体格点位置,进而产生过饱和的空位、间隙原子、错位原子等点缺陷,这些缺陷将改变材料的热物性能,劣化材料的服役性能.因此,本文利用平衡分子动力学方法(Green-Kubo方法)采用Tersoff型势函数研究了点缺陷对立方碳化硅(β-SiC或3C-SiC)热传导性能的影响规律.研究过程中考虑的点缺陷包括:Si间隙原子(Si_Ⅰ)、Si空位(Si_Ⅴ)、Si错位原子(Si_C)、C间隙原子(C_Ⅰ)、C空位(C_Ⅴ)和C错位原子(C_Si).研究结果表明,热导率(λ)随点缺陷浓度(c)的增加而减小.在研究的点缺陷浓度范围(点缺陷与格点的比例范围为0.2%—1.6%),额外热阻率(Δ_R-R_defect-R_perfect,R=1/λ,R_defect为含缺陷材料的热阻率,R_perfec...     

Theoretics-directed effect of copper or aluminum content on the ductility characteristics of Al-based(Al_3Ti,AlTi,AlCu,AlTiCu_2)intermetallic compounds

First-principle simulations have been applied to investigate the effect of copper(Cu) or aluminum(Al) content on the ductility of Al_3Ti,AlTi,AlCu,and AlTiCu_2 alloys.The mechanical stable and elastic properties of Al-based intermetallic compounds are researched by density functional theory with the generalized gradient approximation(DFT-GGA).The calculated lattice constants are in conformity with the previous experimental and theoretical data.The deduced elastic constants show that the investigated Al_3Ti,AlTi,AlCu,and AlTiCu_2 structures are mechanically stable.Shear modulus,Young's modulus,Poisson's ratio,and the ratio B/G have also been figured out by using reckoned elastic constants.A further analysis of Young's modulus and Poisson's ratio reveals that the third added element copper content has significant effects on the Al-Ti-based ICs ductile character.     

锐钛矿型TiO2(101)面本征点缺陷的理论研究

采用平面波超软赝势方法计算了锐钛矿型TiO₂(101)面存在本征空位和间隙点缺陷的几何结构以及缺陷形成能.首先分析了点缺陷对表面结构的影响,发现不同类型缺陷导致缺陷周围原子有不同的位移趋势：O空位的产生导致空位周围的Ti原子向空位外移动,Ti₁和Ti₂空位的产生均使O₁自发地与周围的O原子团聚,O_i原子易被周围的氧原子吸附而成键,而Ti_i2缺陷几乎 关键词： 第一性原理 2')" href="#">TiO₂ 点缺陷 表面结构     

点缺陷浓度对非化学计量比L12型结构的A13Sc弹性性能的影响

采用密度泛函理论与Wagner-Schottky热力学模型计算了金属间化合物L1₂-A1₃Sc中点缺陷浓度与温度、成分间的关系. 结果表明: 在考察的温度区间(T=300-1200 K), 理想化学计量比L1₂-A1₃Sc中的点缺陷主要为Al空位和Sc空位, 且缺陷浓度较低(在1200 K时仅约为10^-6). 当L1₂-A1₃Sc偏离化学计量比成分时, 富Al成分端的点缺陷主要为Al反位与Sc空位, 且两种缺陷的浓度相当; 富Sc成分端的点缺陷则主要为Sc反位. 利用超胞模型进一步计算了含点缺陷L1₂-A1₃Sc晶体的弹性常数, 并计算预测了点缺陷形式和浓度对其弹性性能的影响. 结果表明: 在理想化学计量比成分附近, 点缺陷的引入均会降低非化学计量比L1₂-Al₃Sc晶体的杨氏、剪切和体积弹性模量, 增加非化学计量比L1₂-Al₃Sc弹性性能的各向异性, 但是对其脆-韧性的影响不大.     

Atomistic origin of the thermodynamic activation energy for self-diffusion and order-order relaxation in intermetallic compounds II: Monte Carlo simulation of B2-ordering binaries

Abstract

The validity of previously derived formulae expressing the activation energies for self-diffusion and ‘order–order’ relaxations in intermetallics in terms of the activation energies of more elementary processes involved in the phenomena is tested by simulation of particular binary systems. The simulation results were in good agreement with the tested formulae. It was shown that the relationship between the activation energies observed in triple-defect B2-ordering binaries, where the value of the activation energy for order–order relaxations is substantially lower than that for self-diffusion, does not hold in the case of non-triple-defect binaries. Using the tested formulae, the origin of the effect was elucidated and attributed to the atomistic origin of the tendency for triple-defect disordering.