Mg-Zr合金微观组织电子结构研究

用递归法计算了α-Mg与α-Zr的结构能、原子结合能,Mg/Zr界面能与Mg的表面能,Mg中Zr及Zr中Fe,Mn,Si,H等杂质原子相互作用能,Mg,Zr原子态密度及其在合金中的电荷变化. 计算发现,在晶体中与Mg态密度差别很大的Zr在Mg/Zr界面却与Mg趋于相近,从而界面电子环境与Mg相似,为Mg形核生长提供有利条件;α-Zr的结构能、原子结合能低于相应的α-Mg,且Mg/Zr界面能低于Mg的表面能,从能量角度合理解释了Zr先于Mg从Mg熔体析出,并作为异质核心细化Mg晶粒的实验现象. 原子相互作用     

Mg合金晶粒细化机理的电子理论研究

采用递归法计算了α-Mg与α-Zr的结构能、原子结合能,Mg/Zr界面能与Mg/液态Mg界面能,Mg中Zr及Zr中Fe,Mn,Si等杂质原子相互作用能.计算发现α-Zr的结构能、原子结合能低于相应的α-Mg,且Mg/Zr界面能低于Mg/液态Mg界面能,从能量角度合理解释了Zr先于Mg从Mg熔体析出,并作为异质核心细化Mg晶粒的实验现象.原子相互作用能的计算结果显示,Zr在Mg中相互吸引形成团簇,并与杂质形成化合物,削弱晶粒细化效果.关键词：电子结构晶粒细化Mg合金     

镁合金电子结构与腐蚀特性研究

采用递归法计算了镁合金电子结构.研究发现Mg的态密度在晶内与表面接近,当表面有氧或氢氧时态密度形状改变很大,因此Mg在晶内、表面性质是接近的,但当合金表面渗透氧或氢时,合金性质有明显变化.Al,Y,La三种元素在晶体表面的掺杂原子镶嵌能均低于各自在晶内的掺杂原子镶嵌能,Al, Y, La从晶内向晶体表面扩散、并在合金表面偏聚.Al-O, Y-O, La-O, Mg-O及Mg-O-H间的亲和能均为负数,这些原子间存在亲和力,可以在合金中相互作用形成化合物.由于Mg-O-H间的亲和能远低于Mg-O的亲和能,因此Mg(OH)₂比MgO更稳定.氧化初期氧与Mg, Al, Y, La等生成氧化物,当合金与腐蚀介质接触时,MgO与腐蚀介质中的水发生反应生成Mg(OH)₂.Al₂O₃,（Y,La）₂O₃及Mg(OH)₂能对合金起到保护作用,提高合金的耐腐蚀性能.关键词：电子结构Mg合金腐蚀特性     

镁合金电子结构与腐蚀特性研究

采用递归法计算了镁合金电子结构.研究发现Mg的态密度在晶内与表面接近,当表面有氧或氢氧时态密度形状改变很大,因此Mg在晶内、表面性质是接近的,但当合金表面渗透氧或氢时,合金性质有明显变化.Al,Y,La三种元素在晶体表面的掺杂原子镶嵌能均低于各自在晶内的掺杂原子镶嵌能,Al, Y, La从晶内向晶体表面扩散、并在合金表面偏聚.Al-O, Y-O, La-O, Mg-O及Mg-O-H间的亲和能均为负数,这些原子间存在亲和力,可以在合金中相互作用形成化合物.由于Mg-O-H间的亲和能远低于Mg-O的亲和能,因此Mg(OH)₂比MgO更稳定.氧化初期氧与Mg, Al, Y, La等生成氧化物,当合金与腐蚀介质接触时,MgO与腐蚀介质中的水发生反应生成Mg(OH)₂.Al₂O₃,（Y,La）₂O₃及Mg(OH)₂能对合金起到保护作用,提高合金的耐腐蚀性能.     

镁合金稀土阻燃机理电子理论研究

通过计算机软件建立镁合金的晶体,液态及其固/液界面模型.采用递归法计算了稀土元素在α-Mg、固/液界面、镁液态等原子环境中的环境敏感镶嵌能,定义并计算了Mg,La及Y与氧的原子亲和能.计算结果表明：La,Y在镁晶体中的环境敏感镶嵌能较高,不能稳定固溶于晶体中,因此在固体中的溶解度较小.合金凝固时稀土元素扩散到环境能较低的液体中,向液面聚集.由于稀土与氧的原子亲和能低于镁与氧的亲和能(镁、稀土与氧的亲和能分别为Mg-O：-14.9338 eV,La-O：-19.0608 eV,Y-O：-19.5050 eV关键词：电子结构阻燃Mg合金     

镁合金稀土阻燃机理电子理论研究

通过计算机软件建立镁合金的晶体，液态及其固/液界面模型.采用递归法计算了稀土元素在α-Mg、固/液界面、镁液态等原子环境中的环境敏感镶嵌能，定义并计算了Mg，La及Y与氧的原子亲和能.计算结果表明：La，Y在镁晶体中的环境敏感镶嵌能较高，不能稳定固溶于晶体中，因此在固体中的溶解度较小.合金凝固时稀土元素扩散到环境能较低的液体中，向液面聚集.由于稀土与氧的原子亲和能低于镁与氧的亲和能(镁、稀土与氧的亲和能分别为Mg-O：-14.9338 eV，La-O：-19.0608 eV，Y-O：-19.5050 eV     

Fe1-xPdx合金电子结构和磁性的理论研究

Fe1-xPdx合金的磁性强烈地依赖于其结构以及Pd的相对含量.从第一性原理出发,用线性缀加平面波(LAPW)方法,分别计算了x=000,025,050,075,100的情况下,面心立方(fcc)和体心立方(bcc)结构的Fe1-xPdx合金的电子结构和基态磁性.随x的增大,fcc结构的Fe1-xPdx合金的磁性从铁磁性或者反铁磁性变为亚铁磁性,再从亚铁磁性变为铁磁性和顺磁性;bcc结构的Fe1-xPdx合金从铁磁性减弱到顺磁性,预言了fcc结构的Fe1-xPdx合金可能存在亚铁磁相.并较好地解关键词：合金电子结构磁性     

Co1-xMnx合金电子结构和磁性的理论研究

Ｃｏ１－ ｘ Ｍｎｘ 合金的磁性强烈地依赖于其结构以及Ｍｎ 的相对含量．从第一性原理出发,用线性缀加平面波（ＬＡＰＷ） 方法,分别计算了ｘ ＝ ０００ ,０２５ ,０５０ ,０７５ ,１００ 的情况下,面心立方（ｆｃｃ） 和体心立方（ｂｃｃ） 结构的Ｃｏ１－ ｘ Ｍｎ ｘ 合金的电子结构和基态磁性．随ｘ 的增大,ｆｃｃ 结构的Ｃｏ１－ ｘＭｎ ｘ 合金的磁性从铁磁性和亚铁磁性变为反铁磁性;ｂｃｃ 结构Ｃｏ１－ ｘ Ｍｎｘ 合金从铁磁性减弱到亚铁磁性．较好地解释了有关Ｃｏ１ － ｘ Ｍｎ ｘ 合金的结构和磁性关联的实验结果     

Co-P非晶态合金电子性质和局域结构的理论研究

根据Co P非晶态合金结构的短程有序和结构中可能存在P -P相互作用的实验事实 ,选择了单磷原子簇模型ConP(n =1～ 5 )和双磷原子簇模型ConP2 (n =1～ 4 ) ,用密度泛函理论方法对其进行计算 .结果表明 ,在单磷Co2 P( 2 ) 、Co3 P( 1) 及Co4P( 2 ) 模型体系中 ,Co原子供给P原子电子 ,与电负性规则一致 ,同时Co和P之间具较强化学作用 ,可以形成稳定的原子簇 ;而在双磷和单磷原子簇Co5P( 1) 模型体系中 ,形成的原子簇不稳定 ,采用单磷Co2 P( 2 ) 、Co3 P( 1) 及Co4P( 2 ) 模型能较好地反映Co P非晶态合金的结构特点 .     

钢铁材料组织超细化机理的电子理论研究

通过计算机编程建立奥氏体相中的1/2［110］刃位错,用实空间的递推方法计算碳、氮及合金元素在完整晶体及位错区引起的环境敏感镶嵌能,进而讨论碳、氮及合金元素在位错区的 偏聚及交互作用.计算结果表明：分立的轻杂质C,N易偏聚在位错区,它们在刃位错上方形 成柯氏气团;合金元素在完整的奥氏体晶体中趋于均匀分布,强、中碳化物形成元素（Ti, V, Nb, Cr）易在刃位错区偏聚,它们在位错上方形成柯氏气团,而非碳化物形成元素Ni偏 聚于位错线下方,或分布于非缺陷区;轻杂质加剧强碳化物形成元素在刃位错区的偏聚.当 温度下降使得C,N及合金元素的浓度超过其最大固溶度时,在钢的奥氏体刃位错区将有C,N化合物脱溶,这些化合物可作为奥氏体再结晶的异质晶核,细化晶粒.关键词：电子结构位错超细化     

Ca，Be在镁合金中的阻燃作用

建立了镁合金的晶体,液态及其固/液界面模型.采用递归法计算了Ca,Be在α-Mg、固/液界面、镁液态中的环境敏感镶嵌能,定义并计算了Mg,Ca及Be与氧的原子亲和能.计算结果表明：Ca,Be在镁晶体中的环境敏感镶嵌能较高,不能稳定固溶于晶体中,因此在固体中的溶解度较小.合金凝固时Ca,Be扩散到环境能较低的液体中,向液面聚集.由于Ca,Be与氧的原子亲和能低于镁与氧的亲和能,聚集在液体表面的Ca,Be将优先与氧结合,生成致密的镁与合金元素的混合氧化物,阻止镁合金燃烧.关键词：电子结构阻燃Mg合金     

杂质对镁合金耐蚀性影响的电子理论研究

利用大角重位点阵模型建立了Mg合金［0001］对称倾斜晶界模型,应用实空间的连分数方法计算了杂质在晶界的偏聚能,杂质原子间相互作用能和不同体系的费米能级,讨论了杂质在晶界的偏聚行为,杂质间的相互作用与有序化的关系及杂质对镁合金腐蚀性能影响的物理本质. 计算结果表明,杂质原子偏聚于晶界,且主要偏聚于晶界的压缩区;杂质原子间相互排斥,因此在晶界区形成有序相;费米能级与材料的腐蚀电位存在这样的关系：材料的费米能级越高,其腐蚀电位就越低,容易被腐蚀,相反费米能级低,其腐蚀电位就高,不容易腐蚀. 体系中成分不同区域的费米能级差导致电子从费米能级高的区域流向费米能级低的区域,正是费米能级差构成了镁合金电化学腐蚀的电动势. 关键词：电子理论晶界偏聚镁合金腐蚀机理     

A model of grain refinement and strengthening of Al alloys due to cold severe plastic deformation

This paper presents a model which quantitatively predicts grain refinement and strength/hardness of Al alloys after very high levels of cold deformation through processes including cold rolling, equal channel angular pressing (ECAP), multiple forging (MF), accumulative roll bonding (ARB) and embossing. The model deals with materials in which plastic deformation is exclusively due to dislocation movement within grains, which is in good approximation the case for many metallic alloys at low temperature, for instance aluminium alloys. In the early stages of deformation, the generated dislocations are stored in grains and contribute to overall strength. With increase in strain, excess dislocations form and/or move to new cell walls/grain boundaries and grains are refined. We examine this model using both our own data as well as the data in the literature. It is shown that grain size and strength/hardness are predicted to a good accuracy.     

Impact of iron composition on the calculated electronic and magnetic properties of Fe3−xNixSi

ABSTRACT

The structural, electronic and magnetic properties of Fe_3?xNi_xSi alloys with variable iron composition (0?≤?x?≤?1) have been investigated within by using Projector augmented wave (PAW) method. The exchange–correlation potential was treated with the generalised gradient approximation (GGA) for the calculation of the structural properties and for the computation of the electronic and magnetic properties in order to treat the d states. These alloys crystallize in cubic Heusler structures; The Fe₃Si and Fe₂NiSi have a regular structure DO₃ and L2₁ respectively. To describe the experimental proprieties we use the on-site Coulomb interactions of U_eff(Ni)?=?3.1?eV and U_eff(Fe)?=?3.4?eV. A good agreement between calculated and experimental magnetic moments is found for the cubic Heusler phases without the addition of Hubbard-model. The obtained results of the density of states and the spin-polarized band structure show that the Fe₂NiSi alloy has half-metallic property. Through the obtained values of the total spin magnetic moment, we conclude that in general, the Fe₂NiSi alloy is half-metallic ferromagnet material whereas the Fe₃Si alloy has a metallic nature.     

Microstructural evolution of AZ31 magnesium alloy subjected to sliding friction treatment

Microstructural evolution and grain refinement mechanism in AZ31 magnesium alloy subjected to sliding friction treatment were investigated by means of transmission electron microscopy. The process of grain refinement was found to involve the following stages: (I) coarse grains were divided into fine twin plates through mechanical twinning; then the twin plates were transformed to lamellae with the accumulation of residual dislocations at the twin boundaries; (II) the lamellae were separated into subgrains with increasing grain boundary misorientation and evolution of high angle boundaries into random boundaries by continuous dynamic recrystallisation (cDRX); (III) the formation of nanograins. The mechanisms for the final stage, the formation of nanograins, can be classified into three types: (i) cDRX; (ii) discontinuous dynamic recrystallisation (dDRX); (iii) a combined mechanism of prior shear-band and subsequent dDRX. Stored strain energy plays an important role in determining deformation mechanisms during plastic deformation.