Zr基大块非晶中添加元素对非晶形成能力及耐蚀性的影响

运用实空间递归方法研究了添加元素Nb,Ta,Y,La对Zr基非晶合金的非晶形成能力和耐腐蚀性能的影响.用计算机编程构造了Zr基非晶中初始晶化相Zr₂Ni的原子结构模型,用Zr₂Ni中的二十面体原子团簇模拟非晶中的二十面体团簇.计算了替代二十面体中心或顶角位置原子前后Ni,Zr及合金元素的局域态密度、团簇中心Ni与近邻Zr原子及Ni与替代元素Nb,Ta,Y,La间的键级积分,还计算了合金元素替代前后团簇的费米能级.局域态密度计算结果表明：合金元素Cu占据二十面体团 关键词： 电子结构 Zr基大块非晶 非晶形成能力 耐蚀性     

铜团簇Cun(n=2-60)的基态能量与几何结构的Monte Carlo模拟

采用蒙特卡洛(MC)方法和嵌入原子势(EAM)函数,研究了铜原子团簇的结构及其结合能.表明铜原子团簇在n值较小时,趋向于立体结构,而非平面结构;n＞13的铜团簇都是在正二十面体的基础上添加原子形成的,通过分析团簇的结构和能量之间的关系发现,如果添加原子后形成的Cun具有较高的对称性,那么这种铜团簇的结构就稳定.     

自适应免疫优化算法研究大尺寸Cu-Au合金团簇稳定结构

合金团簇所具备的催化和光学等方面特性与团簇的尺寸、元素组成和元素序列密切关联,因而确定其稳定结构是研究纳米团簇合金性质的首要任务.本文利用基于内核构建的自适应免疫优化算法研究了完整元素组成的CunAum(n+m=61及79)二元合金团簇的稳定结构.应用多体Gupta势函数描述Cu-Au团簇原子间的相互作用.研究结果表明:对于CunAum(n+m=61)团簇,除了当n=12-15时为由三个双二十面体面面相连组成的环状结构外,其余均为二十面体结构.原子总数为79的Cu-Au合金团簇包括堆积缺陷的面心立方结构、双面心立方结构、二十面体、十面体和由四个双二十面体面面相连组成的环状结构.且当Au原子比例高和低时其主要构型分别为二十面体和十面体.此外,还分析了Cu-Au合金团簇结构势能量的分布情况及团簇的相对稳定性.原子分布规律显示Cu原子趋于占据内层,而Au原子趋向于分布在外层.     

嵌入原子法研究Ni3Al中点缺陷以及Re择优占位和集团化

基于纯金属元素Ni,Al和Re的基本物理性质,建立了一个Ni-Al-Re三元体系的分析型嵌入原子多体势.结合分子动力学计算了Ni3Al的平衡晶格常数、弹性模量、结合能、空位形成能以及反位置缺陷形成能,并分析了Ni3Al中点缺陷的存在形式.计算结果表明, 当成分偏离理想化学配比时出现反位置缺陷.同时研究了Re在Ni3Al中的择优占位以及Re在Ni3Al和Ni中的集团化行为.计算结果表明,Re在Ni3Al中优先置换Al的位置,且发现当Re原子团的尺寸接近于11。A时,Re原子团的长大趋势变弱.计算结果与实验以及其他的理论计算结果相符合.     

基于团簇模型设计的Cu-Cu_(12)-[M_(x/(12+x))Ni_(12/(12+x))]_5(M=Si,Cr,Cr+Fe)合金抗高温氧化研究

文章在稳定固溶体团簇模型的指导下,对白铜合金进行微合金化,将Cu元素在合金中的含量固定为72.22 at.%,改变Ni与M(M为Si,Cr,Cr+Fe)的比例,设计了系列合金成分,并对其抗高温氧化性能及其机制进行了研究.同时加入基体中的Ni-Si元素可以从两方面提高合金的抗氧化性能:以团簇形式加入,形成稳定固溶体结构,可以降低Cu-Ni-Si合金的化学反应活性;Si/Ni比增大后,合金在少量固溶的基础上能析出抗氧化性能优于基体的析出相,且析出越多,抗高温氧化性能越好.所以其抗氧化能力的来源并不是形成致密Si氧化物薄膜.Ni-Cr的同时加入可以明显抑制Cu合金在800?C以下的中温氧化,但其抗高温氧化能力主要与外氧化层中是否形成连续的Cr氧化层有关,因而该系列合金的抗高温氧化能力与Cr/Ni比有密切联系,合理选择团簇内Cr/Ni比例,才能够提高Cu合金的抗高温氧化能力.第四组元Fe和第三组元Cr相比较,不能够起到优先氧化、生成保护性氧化皮的作用,所以Cr,Fe同时添加只能抑制Cu在800?C以下的中温氧化,却不能够提高Cu合金的抗高温氧化能力.     

相场法研究Fe-Cu-Mn-Al合金富Cu相析出机制

基于Ginzburg-Landau理论采用连续相场法模拟了Fe-15%Cu-3%Mn-x Al(质量分数x=1%, 3%, 5%)合金在873 K等温时效时纳米富Cu析出相沉淀机制及Al含量对富Cu相析出的阻碍效应.通过计算成分场变量和结构序参数,研究了富Cu析出相的形貌、颗粒密度、平均颗粒半径、生长和粗化动力学.研究结果表明:在时效早期阶段,纳米富Cu相通过失稳分解机制析出,由于原子扩散速率存在差异,从而形成以富Cu相为核心的核壳结构.随着时效时间延长,富Cu相析出物结构由体心立方转变为面心立方.其中Al和Mn原子在富Cu核外偏析形成Al/Mn簇,可以将其视为阻碍富Cu析出相形成的缓冲层;在沉淀过程中,随着Al含量的增大, Al/Mn金属间相促进了缓冲层的生长,阻碍富Cu析出相的生长和粗化.     

嵌入原子法研究Ni3Al中点缺陷以及Re择优占位和集团化

基于纯金属元素Ni，Al和Re的基本物理性质，建立了一个Ni-Al-Re三元体系的分析型嵌入原子多体势.结合分子动力学计算了Ni₃Al的平衡晶格常数、弹性模量、结合能、空位形成能以及反位置缺陷形成能，并分析了Ni₃Al中点缺陷的存在形式.计算结果表明，当成分偏离理想化学配比时出现反位置缺陷.同时研究了Re在Ni₃Al中的择优占位以及Re在Ni₃Al和Ni中的集团化行为.计算结果表明，Re在Ni₃Al中优先置换Al的位置，且发现当Re原子团的尺寸接近于11?时，Re原子团的长大趋势变弱.计算结果与实验以及其他的理论计算结果相符合. 关键词： 嵌入原子势 3Al')" href="#">Ni₃Al Re 占位 集团化     

纳米团簇熔化过程的分子动力学模拟

本文采用分子动力学结合嵌入原子多体势,模拟了不同半径的Ni纳米团簇的升温熔化过程,研究团簇尺寸对熔点和表面能的影响.模拟结果表明:团簇的熔点显著低于体材料的熔点.团簇熔化的过程首先是在团簇的表面出现预熔,然后向团簇内部扩展,直到整个团簇完全熔为液态.在模拟的纳米尺度范围内,团簇的熔点与团簇尺寸基本成线性关系.团簇的表面能随着团簇尺寸的增大而减小,而且表面能均高于体材料的表面能.     

Cu_(45)Zr_(55-x)Al_x(x=3,7,12)块体非晶合金的第一性原理分子动力学模拟研究

利用第一性原理分子动力学模拟对Cu45Zr55-xAlx(x=3,7,12)块体非晶合金熔体在快速冷却为玻璃态过程中原子结构的演变进行了系统的研究.结果显示,以Al为中心的二十面体是合金熔体在液—固转变过程中最稳定的原子团簇结构,可视为该合金系中的基本结构单元;以Al为中心的稳定团簇的数量和在空间中的组成形式决定了该合金微观结构的非均匀性和原子扩散能力的大小,这也是影响合金宏观力学性能和玻璃形成能力的关键因素.     

FCC金属空位的MAEAM理论研究

应用涉及更远邻原子的改进分析型嵌入原子方法(MAEAM)计算了面心立方(fcc)金属(Ag,Al,Au,Cu,Ir,Ni,Pd,Pt,Rh)的空位性能.在MAEAM计算中,考虑了远邻原子相互作用和单空住迁移能,对两体势进行了坚挺处理,并采用新的截尾函数和加强光滑连接条件对两体势作了截尾处理.同时为了更好的符合面心立方晶体的结合能、弹性常数和平衡条件,调整了多体势的模型常数.未弛豫空住性能计算中考虑了两体势的截尾距离和电子密度分布函数的截尾距离之间近邻原子的作用以及双空位迁移途径周围的原子非对称分布.结果与其它方法计算结果基本一致,但更加接近实验值.对双空住迁移能的计算结果有利地说明了fcc金属双空住5种迁移途径的扩散机制.     

Effect of Ni and vacancy concentration on initial formation of Cu precipitate in Fe–Cu–Ni ternary alloys by molecular dynamics simulation

In the present work, the effects of Ni atoms and vacancy concentrations(0.1%, 0.5%, 1.0%) on the formation process of Cu solute clusters are investigated for Fe–1.24%Cu–0.62%Ni alloys by molecular dynamics(MD) simulations. The presence of Ni is beneficial to the nucleation of Cu precipitates and has little effect on coarsening rate in the later stage of aging. This result is caused by reducing the diffusion coefficient of Cu clusters and the dynamic migration of Ni atoms. Additionally, there are little effects of Ni on Cu precipitates as the vacancy concentration reaches up to 1.0%,thereby explaining the embrittlement for reactor pressure vessel(RPV) steel. As a result, the findings can hopefully provide the important information about the essential mechanism of Cu cluster formation and a better understanding of ageing phenomenon of RPV steel. Furthermore, these original results are analyzed with a simple model of Cu diffusion, which suggests that the same behavior could be observed in Cu-containing alloys.     

碳在低碳合金马氏体中微扩散所引起的内耗峰

用扭摆测量淬硬低碳镍合金钢中的内耗,当振动频率约为每秒2周时,在155℃附近有一个内耗峰出现。这个内耗峰的出现条件是:钢中必须含有马氏体、合金元素和碳。在适当的条件下,铬钢和铬镍钢中也曾观察到这个内耗峰。用含镍29.7％的钢作了系统试验,观察到内耗峰高度与试样中的含碳量成正比。内耗峰的高度由于在较高温度(165℃以上)的回火处理而不断降低。由内耗测量所测得的激活能是25,000卡/克分子。以上的实验结果指出,所观测到的155℃新内耗峰是由于碳在合金马氏体中的应力感生微扩散所引起来的。提出了一个产生内耗峰的初步模型。假定碳在四角马氏体中是处于00(1/2)型的间隙位置。合金元素原子的存在引起晶体点阵中不均匀的畸变,因而应力的作用便改变了碳原子在热平衡状态下在Fe-C-Fe和B-C-Fe(B是合金元素原子)两种00(1/2)型间隙位置之间的跳动几率。这种应力感生的碳原子运动便引起内耗。用这个模型可以定性地解释所观测到的事实。关于这方面的定量研究正在进行中。     

铂族及过渡金属对Ti合金钝化影响机理研究

采用递归法计算了Ti合金的电子结构,从电子层面证实了Ni, Co, Pt, Ru, Ir在合金表面偏聚．聚集的Ni, Co以团簇的形式分布在合金表面,Pt, Ru, Ir与钛形成有序相．合金元素团簇与不含合金元素的Ti区形成微电池,在腐蚀介质的作用下使Ti优先分解,留下难溶的合金元素的颗粒在合金表面形成富集层．有序相中Ti的活性高于合金元素,Ti溶解,同样留下合金元素的颗粒在合金表面形成富集层．合金元素的富集层通过电催化作用促进Ti合金的钝化,从而提高Ti合金的抗腐蚀能力．同时添加贵金属和过渡元素（Ru和 关键词： 电子结构 表面偏聚 电催化 钝化机理     

基于LIBS与GA-PLS的钢铁中Mn，Ni元素定量分析研究

钢材炼制过程锰、镍元素的含量均会对最终产品的硬度脆度产生影响,但由于其添加的含量需要进行严格控制,同时传统的钢铁成分检测的设备成本高、效率低、速度慢,因此需要一种高精度的快速实时分析方法。利用遗传偏最小二乘法（GA-PLS）结合LIBS技术对钢铁样品光谱中的Mn和Ni两种元素进行定量检测,并且与传统PLS的定量分析结果进行对比,以验证GA-PLS模型预测性能。采用购置于钢材市场的12个钢铁样品,其中9个样品的光谱信息作为校正集训练模型,3个作为测试集验证模型定量性能。GA-PLS通过不断提高变量被选频率的阈值,用不同阈值下的变量建立PLS模型,对比选出最低RMSECV时的阈值（Mn和Ni元素的光谱输入变量被选频率的最佳阈值分别为8和7）。结果显示：GA-PLS锰元素预测结果的R2_P和RMSE_P分别是0.999 0和1.347 3,相对分析误差（RPD）为2.5;镍元素预测结果的R2_P和RMSE_P分别是0.999 5和0.525 4,RPD为8.6,最终预测的结果优于PLS。该结果表明了GA-PLS算法在冶金金属元素分析领域具有可持续性挖掘的潜力,同时也将促进LIBS技术在钢铁冶炼领域更深层次的应用。     

Thermal and structural characterization of Cu–Al–Mn–X (Ti,Ni) shape memory alloys

In this study, the Cu–Al–Mn–X (X = Ni, Ti) shape memory alloys at the range of 10–12 at.% of aluminum and 4–5 at.% manganese were produced by arc melting. We have investigated the effects of the alloying elements on the transformation temperatures, and the structural and the magnetic properties of the quaternary Cu–Al–Mn–X (X = Ni, Ti) shape memory alloys. The evolution of the transformation temperatures was studied by differential scanning calorimetry with different heating and cooling rates. The characteristic transformation temperatures and the thermodynamic parameters were highly sensitive to variations in the aluminum and manganese content, and it was observed that the nickel addition into the Cu–Al–Mn system decreased the transformation temperature although Ti addition caused an increase in the transformation temperatures. The effect of the nickel and the titanium on the thermodynamic parameters such as enthalpy and entropy values was investigated. The structural changes of the samples were studied by X-ray diffraction measurements and by optical microscope observations at room temperature. It is evaluated that the element Ni has been completely soluble in the matrix, and the main phase of the Cu–Al–Mn–Ni sample is martensite, and due to the low solubility of the Ti, the Cu–Al–Mn–Ti sample has precipitates, and a martensite phase at room temperature. The magnetic properties of the Cu–Al–Mn, Cu–Al–Mn–Ni and Cu–Al–Mn–Ti samples were investigated, and the effect of the nickel and the titanium on the magnetic properties was studied.     

鋼鐵中碳、氮的擴散、脱溶和沉澱

一般认为钢的变脆例如蓝脆和回火脆都与钢中的扩散和沉淀有关系。本文尝试用内耗测量的方法研究碳与氮在α-铁及碳素钢中的扩散、脱溶和沉淀,从而进一步地了解钢的变脆的机构。实验的结果指出,碳在α-铁中的扩散不受自身浓度、合金元素和沉淀历史的影响。氮的情形与碳显著不同,合金元素使氮的扩散变慢,在沉淀初期使氮的扩散加速。较有系统地研究了碳、氮在加工后的α-铁中脱溶时所引起的内耗峰(当振动频率约为每秒1周时出现在250℃左右),发现了高温淬火在含碳或氮较多的试样中所产生的内应力也可以引起这个内耗峰。实验指出:①这个脱溶内耗峰的出现条件与钢的蓝脆的出现条件相同,都是一种应变时效或淬火时效的现象;②与这个内耗峰有关的碳、氮是处于原子的状态。这些联系使我们认为钢的蓝脆是一种应变脱溶或淬火脱溶的过程,是由于原子状态的碳或氮聚集于钢中的内应力区域或晶体缺陷(例如原子脱节)中所引起来的。关于这方面的深入研究正在继续进行中。根据本实验及以前关于钢铁中碳氮的扩散、脱溶和沉淀所得的结果,对于钢的回火脆的机构也提出了一种初步的看法。回火脆是一种回火沉淀的过程,引起回火脆的沉淀似乎是氮化物而不是碳化物。     

SANS response of VVER440-type weld material after neutron irradiation,post-irradiation annealing and reirradiation

It is well accepted that the reirradiation behaviour of reactor pressure vessel (RPV) steel after annealing can be different from the original irradiation behaviour. We present the first small-angle neutron scattering (SANS) study of neutron irradiated, annealed and reirradiated VVER440-type RPV weld material. The SANS results are analyzed both in terms of the size distribution of irradiation-induced defect/solute atom clusters and in terms of the ratio of total and nuclear scattering intensity in a saturation magnetic field (A ratio). The measured A ratio is compared with calculations performed on the basis of the cluster composition reported for a similar weld material investigated by means of three-dimensional atom probe field ion microscopy. The observed deviation between both estimates and possible reasons for the discrepancy are discussed. Special emphasis is placed on the differences between the materials response to the original irradiation and to reirradiation after annealing. The results indicate that reirradiation-induced clusters are slightly different in their average composition and their formation saturates at a lower volume fraction than in the case of the original irradiation.     

Dynamic polarization in the strong-field ionization of small metal clusters

We report on the strong field ionization of small transition metal clusters (nickel, Ni(n) n=1-36) within the quasistatic regime at an infrared wavelength of 1.5 microm and at intensities up to 2 x 10(14) W/cm(2). From ion yields in a constant axial intensity beam, we obtained saturation intensities for the individual Ni(n) clusters. As compared to quasistatic, single active electron calculations, a dramatic suppression of ionization was observed. Dynamic polarization in the laser field likely leads to strong multielectron screening of the "active" electron. Representing the metal clusters as classical conducting spheres, we obtained, via a barrier suppression calculation, the classical ionization rates. Agreement was obtained for larger clusters with n>10 when the dynamic polarization was taken into account, emphasizing the multielectron nature of the ionization suppression.