铝化物金属间化合物中自由电子密度、微观缺陷及其键组成

通过测量Ni₅₀Al₅₀,Ti₅₀Al₅₀,Fe₆₀Al₄₀,Fe₇₂Al₂₈合金和高定向石墨晶体的正电子寿命谱参数,分别计算了这些样品基体和缺陷态的自由电子密度.结果表明,合金基体的自由电子密度较低,合金中金属键和共价键共存.以具有确定键组成的石墨晶体作为参照,计算了这些合金中分别参与形成金属键和共价键的价电子数占总价电子数的百分比.不同的合金具有不同的键组成,Ni₅₀Al₅₀,Ti₅₀Al₅₀和Fe₆₀Al₄₀合金中的共价键成分都比较高,均高于Fe₇₂Al₂₈合金中的共价键成分.金属间化合物中的成键特征对其晶体结构和晶界结构有较大的影响.共价键成分高的合金中,其晶界缺陷处的自由电子密度较低.讨论了自由电子密度、微观缺陷和键组成对合金力学性能的影响.     

Si和Nb对Fe3Al合金基体和缺陷中价电子密度的影响

通过测量二元Fe₃ Al以及含Si或Nb的Fe₃ Al合金的正电子寿命谱参数 ,计算了合金基体和缺陷处的价电子密度 .结果表明 ,Fe₃ Al合金基体的价电子密度较低 ,当Al和Fe结合成Fe₃ Al时 ,Al原子提供价电子与Fe原子的 3d电子形成局域的共价键 .Fe₃ Al合金中金属键和共价键共存 .Fe₃ Al合金晶界缺陷处价电子密度很低 ,键合力较弱 .在Fe₃ Al合金中加入Si,合金基体和晶界处的价电子密度均降低 ,晶内和晶界处的金属键结合力都减弱 .Si的加入使合金变得更脆 .在Fe₃ Al合金中加入Nb降低了合金中的有序度 ,使晶界缺陷处价电子密度升高 ,金属键结合力增强 .但由于Nb的原子半径比Fe大 ,它取代Fe后晶格发生畸变 ,体积增大 ,导致合金基体的价电子密度降低 ,基体的金属键结合力减弱 .     

微重力条件下Pd77.5Au6Si16.5合金的凝固组织形态

研究了地面正常重力及卫星搭载微重力条件下Pd_77.5Au₆Si_16.5 合金的凝固组织形态的差异 .发现重力条件下的凝固组织为典型的树枝状初生相和典型的层片状共晶组织 ;而微重力条件下的初生相呈粒块状 ,共晶组织为网络状 .凝固组织形态的差异主要是由于合金类型 (初生相Pd₃Si为化合物结构类型 )以及重力引起的浮力对流增大了界面前沿液相原子的传递能力、减小了溶质边界层的厚度使得晶体长大速度增加造成的     

Pd41Ni10Cu28P21大块非晶合金结构与晶化过程

采用水淬的方法获得了Pd₄₁Ni₁₀Cu₂₈P₂₁大块非晶合金 .结果表明 ,这一合金体系具有很强的玻璃形成能力 ,其约化的玻璃转变温度T_rg为 0 .71 4.结构分析显示 ,Pd₄₁Ni₁₀Cu₂₈P₂₁非晶合金比以往所报道的Pd₄₀Ni₄₀P₂₀ 非晶具有更接近于“冻结”液态的密堆积结构 .非晶的晶化实验表明 ,晶化初期多种晶相同时结晶析出 .低于 71 0K退火非晶样品 ,亚稳相形成 ,继续提高退火温度亚稳相消失 .此外 ,从热力学和动力学角度就Cu部分替代Ni对合金的玻璃形成能力的影响进行了探讨     

杂质-空位复合体导致的非平衡偏聚的机制

本文讨论了导致非平衡偏聚的杂质-空位复合体的结构和扩散方式.计算了γFe-B 系统中硼-空位复合体的扩散系数.给出了FCC合金系统中,当杂质-空位结合能为E_b时,空位在杂质最近邻和无杂质处与基体原子交换的激活能分别为H₁和H₀,在满足E_b>H₁-H₀+kTln10时发生非平衡偏聚,理论和现有的实验符合得很好.据此预测了一些可能发生非平衡偏聚的合金系统.     

非晶态合金晶化过程中的形核及核长大激活能——Ⅰ.计算方法

本文从非晶态合金晶化动力学理论出发,结合非晶态Ni-P合金晶化过程中的阶段激活能 E_c(x)及阶段Avrami指数n(x)随晶化转变分数的变化关系等实验结果,提出了一种计算形核激活能(E_n)及核长大激活能(E_g)的新方法.对非晶态Ni-P合金晶化过程中E_n和E_g的计算结果表明这种方法实验过程简单,所得结果精确.     

低合金超高强度钢奥氏体的价电子结构及其对相变动力学的影响

本文依固体与分子经验电子理论建立了低合金超高强度钢30 CrMnSiNi₂A,40CrMnSiMoVA奥氏体的价电子结构。从价电子结构导致的C-Me偏聚讨论了各主加元素在相变动力学中的行为。从相变驱动力和偏聚力的交互作用讨论了合金元素对相变产物组织形态的影响。据此把超高强度钢的成份设计追溯到合金的价电子结构。     

非晶态合金晶化过程中的形核及核长大激活能——Ⅱ.与非晶态结构和温度的关系

本文利用第一部分提出的计算形核及核长大激活能(E_n和E_g)的方法分别测算了预退火热处理后非晶态Ni-P合金样品以及在不同温度区间内激冷非晶态Ni-P合金样品的E_n和E_g值.结果表明E_n和E_g值与非晶态合金微观结构和温度有密切的关系,非晶态合金有序程度越高,E_n和E_g值越小;晶化时的温度越高,E_n和E_g值越大.运用新近提出的晶化微观机制对这种用经典晶化机制难以解释的实验现象进行了合理的解释.     

由Nd2Fe14B的晶体结构直接给出其价电子结构的分析

本文根据Herbst报道的Nd₂Fe₁₄B晶体结构资料,用余瑞璜的固体与分子经验电子理论中的键距差方法,直接给出了晶体价电了结构。得出在Nd₂Fe₁₄B晶体中处于各种晶位的各类元素的杂阶:B(g)-6,Nd(f)-1,Nd(g)-1,Fe(c)-A15,Fe(e)-A13,Fe(j₁)-A10,Fe(j₂)-C3,Fe(k₁)-A7,Fe(k₂)-A8和相应共价键络;最强键为n₃=0.5819。根据价电子结构计算了各类铁原子周围的电荷分布,通过含Fe原子的水平平面上、下两侧电荷分布的比较,分析了Fe的原子磁矩指向C方向的原因。指出j₂晶位上的Fe原子具有大的原子磁矩(计算值为m^3d)=3.4587_μB,实验值m=3.32_μB)的原因是近邻稀土原子的影响和该原子晶位具有较大结构体积。     

1∶12型氮化物NdFe10.5Mo1.5Nx的磁畴结构

运用磁力显微镜 (MFM) ,首次观测到 1∶1 2型NdFe_10.5Mo_1.5 合金在氮化处理前后磁畴结构的变化 .结果表明 ,氮化处理前 ,合金样品表面层呈现复杂而细微的波纹畴结构 .吸氮后 ,随着单轴磁晶各向异性常数K₁的急剧增加 ,出现平行排列的片状畴 .通过测量条畴宽度w ,结合磁测量结果 ,计算出母体合金和氮化物NdFe_10.5Mo_1.5N_x的畴壁能γ ,并给出了两者的交换作用常数A以及单畴尺寸D_c,从而定性地解释了 1∶1 2型NdFe_10.5Mo_1.5 合金吸氮后磁畴结构变化的原因 .将计算结果同SmCo₅ 和Nd₂ Fe₁₄ B两种永磁材料作了比较.     

高压下Pd40Ni40P20过冷熔体的成核及大块金属玻璃形成

本文报道一种新的制备大块金属玻璃的方法.将Pd₄₀Ni₄₀P₂₀铸态合金装在Belt高压腔中,在5.5GPa压力下获得了直径达4.0mm的大块金属玻璃。压力下熔体淬火的冷却速率低达10K/s.样品通过X射线衍射测量和差热分析来确定是否非晶化.利用扫描电子显微镜和光学显微镜观察了样品的显微组织结构.研究了压力对晶体成核与长大动力学的影响.     

纳米微晶软磁合金随机局域磁各向异性及磁性

本文根据非晶合金局域磁各向异性随机分布的处理方法,提出了纳米微晶软磁合金的随机局域各向异性模型,对纳米微晶合金的结构与磁性的关系进行了探讨。结果表明,纳米微晶合金的软磁特性不但与随机分布的纳米晶粒的尺寸有关,而且与晶界非晶相的铁磁性有关。相邻晶粒通过晶界非晶相发生铁磁耦合,所以晶界非晶相的铁磁性严重地影响合金的宏观磁性。Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉纳米微晶软磁合金的X射线衍射及磁性测量结果为上述理论提供了有利的支持。     

用STM研究金属间化合物脆断表面的纳米尺度特征与分形维数

用扫描隧道显微镜(STM)在纳米尺度研究了Ti₃Al,Ti-24Al-11Nb合金脆断表面特征,确定了STM在纳米尺度测量材料断裂表面分形维数的方法及原理,并用来测量了上面两种合金脆断表面的分形维数D_F。结果表明:在纳米尺度的断口特征与用SEM在微米尺度观察到的断口形貌非常相似,具有典型的解理脆断特征,观察到了纳米数量级解理台阶,断裂表面在纳米尺度上存在分形结构,但不同断裂方向的分形维数D_F不相同,Ti-24Al-11Nb合金的分形维数高于Ti₃Al合金的分形维数。研究表明使用STM并采用连续拓扑结构分形方法研究固体断裂中的原子过程以及用分形维数来描述材料的微观结构是很有可能的.     

Sm(Co,Cu,Fe,Zr)7.4永磁合金的胞状组织的析出发育和Zr的作用研究

用粉末冶金方法制备的Sm(Co,Cu,Fe,Zr)_7.4合金,其磁性能:B_r=1.12(T),_iH_c=1078(kA/m),(BH)_max=243.6(kJ/m³).采用透射电子显微镜和Mo-ssbauer谱仪研究了合金的胞状组织析出过程和Zr的作用.研究发现:胞状组织形成温度为460℃,富Zr长片相在780℃出现,合金的矫顽力随胞状组织发育尺寸,数量多少,完善程度而变化.合金中的Zr促使Fe原子由1:5相进入2:17相,(Zr加速了2:17相中Fe原子由Co₁晶位转移到Co₃晶位,从而增加了两相之间成分差别,增加了单轴各向异性,有利于合金矫顽力的提高.     

非平衡态热力学稳定性的超熵产生判据的适用性

本文考察了非平衡态热力学稳定性的超熵产生判据和动力学线性稳定性原理之间的关系.结果表明:超熵产生判据所要求的条件,在一般情况下是判定系统稳定性的充分条件,但不是必要条件,它比线性稳定性原理所要求的条件强得多.只有在二阶超熵二次式中的矩阵与动力学线性化方程组中的矩阵的乘积为对称阵的情况下,超熵产生判据所要求的定态稳定的条件(δ_xP正定)是充要的.关于Fox用来证明超熵,δ²S不是一个Liapounov函数的“反例”实际上和超熵产生判据并不矛盾.分析结果还表明:超嫡产生判据的适用性不受动力学线性化方程组的矩阵的对称性限制.围绕非平衡定态的超熵,δ²S是热力学系统的一个Liapounov函数.     

在MOS结构Si-SiO2界面上的一个主界面缺陷

本文用DLTS测量了P型硅MOS结构Si-SiO₂界面的缺陷,发现了一个主界面缺陷H_it(0.503),其特点是:在测量温度范围内,它的平均空穴离化吉布斯自由能ΔG_P≥0.503eV;当栅压使Si-SiO₂界面处Fermi能级与硅价带顶的距离明显小于ΔG_P时,它仍然具有很高的DLTS峰;随着半导体表面电位势的缩小,它的空穴表现激活能明显增大;它对空穴的俘获过程造成合脉冲宽度的多指数电容瞬态,难于用有限宽度的脉冲电压引进的空穴对其作饱和填充。上述实验结果表明:热氧化生长形成的Si-SiO₂系统的能带是从共价键硅的能带连续过渡到SiO₂的能带;H_it(0.503)分布在其中的过渡区中,它的能级与价带的距离随着离开硅表面越远而越大。     

微重力条件下Pd40Ni40P20合金凝固特征

研究了Pd₄₀Ni₄₀P₂₀合金在重力(1g)及微重力(μg)条件下凝固组织的差异,微重力条件下的样品中组织细化,1次枝晶短且方向性差,当冷速v为0.056K/s时,其1次枝晶间距L值远小于同样冷速条件下地面获得的组织中的L值,而与地面冷速为0.67K/s的L值相当。在此基础上推算了空间与地面不同冷速下固液界面前沿液相中溶质输运系数的差异。     

1-12型镨系氮化物的永磁性研究

通过适当的热处理,制备成功单相的具有ThMn₁₂型结构的Pr(Mo,Fe)₁₂及其氮化物,通过X射线衍射和磁测量,研究了其结构与内禀磁性;用机械合金化研究了Pr(Mo,Fe)_yN_x磁粉的永磁性能,通过对内禀矫顽力、剩余磁极化强度随成分及晶化温度的变化的研究,得到了内禀矫顽力为500kA/m、磁能积为36kJ/m³的磁粉,同时研究了内禀矫顽力的温度系数,并与Nd₂Fe¹⁴B进行了比较.     

纳米晶软磁合金中的结构对技术磁性的影响——Ⅱ.磁弹耦合作用

对磁弹耦合在决定纳米晶软磁合金宏观磁性中的作用进行了探讨,高场磁化规律以及正电子湮没测量表明:对Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉合金,准位错偶极子造成的应力场对畴壁的钉扎效应是造成纳米晶软磁合金矫顽力的重要原因;结构缺陷造成的应力场与磁致伸缩的耦合作用对纳米晶软磁性能有重要的影响.在结构各向异性和磁弹耦合能共同作用下可解释纳米晶合金表现出最佳软磁性能.     

NiGa_4的晶体结构——一种由空位控制的新型γ-黄铜相

本文用X-射线粉末衍射的方法测定了NiGa₄的晶体结构.NiGa₄属于立方晶系,点阵为体心立方型,空间群为T³—I23,点阵常数a=8.4295,每单胞内含8个化合式量.8Ni和32Ga所占据的等效点系和原子参数为8Ni占据8(c)等效点系,x_(Ni)=0.3345,8Ga(1)占据8(c)等效点系,x₁=0.1668,12Ga(2)占据12(d)等效点系,x₂=0.3524,12Ga(3)占据12(e)等效点系,x₃=0.2518. NiGa₄合金相实际成份向Ni方向偏离理想化合式,它是一种由空位控制的新型γ-黄铜的畸变结构.文中还论证了每基本结构单位的平均价电子数是控制γ-黄铜结构的主要因素.