Fe3Al有序度截留后的力学性能与价电子结构的关系

利用固体与分子经验电子理论(EET)对Fe3Al的两种晶体结构:03和B2的滑移能进行了计算,结果表明B2结构在室温下具有较低的滑移能,在较小的能量作用下,B2结构优先滑移,这预示B2结构具有较好的塑性.据此对D03结构的Fe3Al进行有序度截留(淬火处理)研究.截留后B2结构的Fe3Al材料的加工性能发生了显著变化,抗压强度和硬度下降.本文对比研究了D03和B2型Fe3Al价电子结构及其力学性能的关系,发现价电子结构与力学性能之间存在很好的相关性.     

ZrO2/Fe3Al复合材料的界面电子结构计算及材料制备

采用热压烧结制备了ZrO2(3Y)/Fe3Al复合材料,材料的室温抗弯强度、断裂韧性、HRA硬度分别为1321MPa、39MPa*m1/2、86.7,临界热震温差(ΔT)由单相ZrO2(3Y)的250℃提高至500℃.在此基础上,用EET理论(经验电子理论)计算了ZrO2与Fe3Al的价电子结构及其部分晶面的电子密度,并对两相的晶体学取向进行了预测.     

Fe3Al/Al2O3纳微米复合材料的界面电子结构研究

利用EET理论计算了Al2O3与Fe3Al的价电子结构及其部分晶面的电子密度.结果表明,两相界面的电子密度差Δρ＞10;,界面有较大的应力.两相以一定方式取向时,可增强结构的稳定性.     

无序化对有序铁铝金属间化合物磁性的影响

在平衡态时,化学计量比成份Fe3Al具有D03超结构,并表现出铁磁性,平均每个Fe原子的磁矩是1.7μB,而具有B2超结构的FeAl却是无磁的.利用快速凝固、冷加工处理、溅射和机械合金化等非平衡加工技术可以使D03-Fe3Al和B2-FeAl等有序铁铝金属间化合物相无序化.本文利用固体与分子经验电子理论(EET)和Jaccarino-Walker模型对铁铝金属间化合物的磁性进行了计算,研究了无序化对Fe-Al有序相磁性的影响.结果表明:完全无序的Fe75Al25和Fe50Al50,每个Fe原子的平均磁矩分别是2.01μB、1.41μB,铁铝金属间化合物的磁性可以通过无序化提高.     

Mn掺杂半金属铁磁体Fe2Si电磁特性的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论第一性原理的贋势平面波方法,计算了不同比例Mn掺杂Fe2-xMnxSi体系的电子结构和磁学特性,分析了不同比例Mn掺杂对Fe2-xMnxSi体系电磁特性的影响.计算结果表明:不同比例Mn掺杂Fe2-xMnxSi体系是铁磁体,自旋向上的能带结构穿过费米面表现金属特性,未掺杂Fe2Si的半金属隙为0.164eV;掺杂比例为8.3;时,自旋向下部分转变为L间的直接带隙半导体,Fe2-xMnxSi(x=0.17)体系呈现半金属特性;掺杂比例为12.5;时,自旋向下部分转变为A间的直接带隙半导体,Fe2-xMnxSi(x=0.25)体系呈现半金属特性;掺杂比例为25;时,自旋向下部分的带隙值接近于0,Fe2-xMnxSi(x=0.5)体系呈现金属特性.Mn掺杂使Fe2-xMnxSi体系的能带结构和电子态密度向低能方向移动,费米能级落入自旋向下的禁带之中,使得自旋极化率达到100;.Fe2-xMnxSi体系的半金属性和磁性主要来源于Fe-3d电子与Mn-3d电子之间的d-d交换,Si-3p电子与Fe-3d电子之间的p-d杂化.这些结果为半金属铁磁体Fe2Si的电磁调控提供了有效的理论指导.     

花瓣状超顺磁性Fe3O4微米结构的制备与表征

采用微乳液辅助溶剂热法制备了形貌规则、尺寸均匀的花瓣状Fe3O4微米结构.利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和透射电镜(TEM)对产物的物相结构和微观形貌进行了表征,通过考察不同实验参数对材料形貌和尺寸的影响初步探讨了花瓣状Fe3O4的形成机制;用振动样品磁强计(VSM)测定了花瓣状Fe3O4的室温磁性.结果表明,产物具有较高的饱和磁化强度并呈现超顺磁性.     

反应烧结法合成铁铝尖晶石晶体的XRD结构精修

以分析纯氧化铁和分析纯氧化铝为原料,按照质量比Fe2O3∶Al2O3 =44∶56进行配料,压制成φ25 mm×35mm试样.成型后的试样在保护气氛下加热至1600℃并保温6h.用XRD、SEM、EDS和XPS等对试样进行了表征和分析.结果表明:于1600℃和保护气氛条件下合成了高纯度铁铝尖晶石,且为均—物相,其中的铁离子主要以+2形式存在;Fe2、Al3均在尖晶石结构中的四面体和八面体位置有所占位,XRD结构精修给出其结构式为(Fe0.837 Al0.163)Ⅳ(Fe0.163Al1.837)ⅥO4 000.     

P和Al掺杂立方相Ca2Si电子结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软贋势方法,分别计算了立方相Ca2Si及掺杂P、Al的电子结构和光学性质.结果表明:立方相Ca2Si是带隙为0.55483 eV的直接带隙半导体,价带主要由Si的3p和Ca的3d、4s态电子构成,导带主要由Ca 的3d、4s和Si的3p态电子共同构成,静态介电常数为11.92474,折射率为3.45322.Ca2Si掺P后,Ca2Si转变为n型半导体,其带隙值是0.42808 V,价带主要由Si、Al的3p和Ca的3d、4s态电子构成,导带主要由Ca的3d、Al的3p、3s和Si的3p态电子构成.静态介电常数为7.92698,折射率为2.81549.掺Al后, Ca2Si转变为n型半导体,带隙值是0.26317 eV,费米面附近的价带主要由Si、P的3p和Ca的3d态电子构成,导带主要由Ca的3d 4s、P的3p、3s和Si的3p态电子构成.静态介电常数为17.02409,折射率为4.12603.掺P和Al均降低Ca2Si的反射率,提高Ca2Si的吸收系数,提高Ca2Si的光利用率.说明掺杂能够有效地改变Ca2Si的电子结构和光学性质,为Ca2Si材料的研发和应用提供理论依据.     

Co包覆纳米Al2 O3/TiC复合材料的界面电子结构计算及材料制备

采用热压烧结法制备了Co包覆纳米Al2O3/TiC复合材料.当热压烧结温度为1650℃时,复合材料的抗弯强度、断裂韧性和硬度分别为782MPa、7.81MPa*m1/2和HRA92.7.Al2O3和Al2O3/TiC的断口以沿晶断裂为主,Co包覆Al2O3/TiC复合材料的断口则为沿晶和穿晶混合断口.利用经验电子理论计算了Co、TiC与α-Al2O3三者的价电子结构及其部分晶面的电子密度,并对三相的晶体学取向进行了预测.     

Fe对InP材料电子结构及光学性质的调控机理研究

采用基于密度泛函理论的线性缀加平面波(FLAPW)方法,研究了3d族过渡金属元素Fe对Ⅲ-Ⅴ族半导体InP的电子结构和光学性质的调控机理,并对其能带结构和电荷密度分布进行了分析.结果表明,InP为直接带隙半导体,其价带主要由P-3s和3p态构成,而导带则由In-5s电子态构成.当Fe元素替代In原子后,由于Fe和P原子的轨道杂化作用,InP带隙中出现杂质态,Fe-3d态产生自旋极化效应.随着Fe的掺杂浓度增大,Fe-P原子之间轨道杂化作用明显增加,费米能级逐渐进入价带,这导致了材料的电子跃迁几率提高,光学吸收边明显增强,跃迁峰发生红移.