5d过渡金属在Ni3Al中掺杂效应的第一性原理研究

5d过渡金属Hf、Ta、W、Re、Ir被广泛地应用于第4、5代镍基单晶高温合金中,但对于其机理却没有系统的理论研究。采用基于密度泛函理论(density functional theory)的第一性原理平面波超软赝势方法研究5d过渡金属Hf、Ta、W、Re、Ir掺杂镍基单晶高温合金γ′-Ni3Al相前后系统的晶格常数、形成热、结合能、态密度、差分电荷密度及电荷布局。计算结果表明:5d过渡金属Hf、Ta、W、Re、Ir掺杂Ni3Al系统后有优先占据Al原子位置的倾向,且与周围的Ni 3d电子和Al 3p电子发生强烈的轨道杂化,使电子被束缚,离域性变小,峰变窄;掺杂前系统中主要是Ni原子与最近的Al原子之间的共价键作用,掺杂后系统中主要是Ni原子与最近的X原子(Hf、Ta、W、Re、Ir)之间的共价键作用,且随原子序数的增大共价键逐渐增强。     

Cr、Mo和W对FeAl金属间化合物电子结构和力学性能影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了B2型FeAl金属间化合物的Fe8Al8和Fe8XAl7(X=Cr,Mo和W)超晶胞系统总能量、结合能、晶格常数、弹性常数、态密度和差分电荷密度,研究了合金元素对B2型FeAl金属间化合物晶体结构、电子结构和力学性能的影响。根据系统驰豫和几何优化确定了合金系统的稳定晶体结构;计算结果表明:随着加入元素原子半径的增大,合金的晶格常数相应增大,Fe8WAl7的晶格常数最大,Fe8CrAl7的晶格常数最小。Cr、Mo和W的加入均提升了FeAl的体模量、剪切模量和弹性模量以及改善了FeAl的脆性,其中Mo的加入对FeAl的脆性改善作用最大。根据电子结构和Cauchy压力参数计算结果的分析,FeAl金属间化合物为脆性相,主要原因是其电子结构中Fe的s、p、d态与Al的s、p态存在电子轨道杂化,呈明显的共价键特征。合金元素改善FeAl脆性的微观机理为:合金元素原子以d轨道电子为主参与了FeAl金属间化合物的电子杂化,增强了FeAl合金的结合能力;合金元素原子的加入使电荷转移量增加,增强了原子间离子键成分的作用,提高了FeAl合金的稳定性。     

微波加热与常规加热时高碳铬铁粉固相脱碳动力学对比研究

以内配碳酸钙高碳铬铁粉为研究对象,对不同加热方式下固相脱碳的动力学行为和活化能进行研究。内配碳酸钙高碳铬铁粉在微波加热场和常规加热场分别加热到900、1000、1100和1200℃,并分别保温脱碳0、20、40和60 min。结果表明,随着脱碳温度的升高和脱碳保温时间的延长,微波加热场和常规加热场中的脱碳物料的脱碳率都提高,在相同的脱碳温度和脱碳保温时间下,微波加热场中脱碳物料的脱碳率远高于常规加热场中的。微波加热场中固相脱碳反应的表观活化能为109.76 kJ/mol;常规加热场中固相脱碳反应的表观活化能为169.65kJ/mol。微波加热场能改善固相脱碳的动力学条件,提高内配碳酸钙高碳铬铁粉固相脱碳反应速率,促进碳在高碳铬铁粉中的扩散,降低脱碳反应的活化能。     

50/100GHz AWG型光学梳状滤波器的设计与制备

以Si基SiO2平面光波导为基础,设计并制备了50/100GHz AWG型光学梳状滤波器．制备得到的AWG型光学梳状滤波器可以覆盖1520～1585nm的波长范围,共有160个信道．功率输出不均匀度＜0.5dB,插入损耗＜8dB,相邻通道的串扰＞13dB,在距离中心频率最远的信道,输出频率偏离ITU标准15GHz．分析了影响器件串扰和信道频率偏移的原因,并提出了相应的解决办法．     

格点形状和取向对二维光子晶体禁带的影响

以椭圆形和正方形介质柱组成的二维正方晶格为例,讨论了格点形状和取向变化时对光子晶体能带的影响,对比分析了波矢在周期性平面和不在周期性平面2种情况下的能带图.计算表明：格点形状和取向的适当变化可以使没有完全带隙的光子晶体出现完全带隙,低阶的完全带隙转变成高阶完全带隙.此外,经对比发现：波矢偏离周期性平面对椭圆形介质柱的正方晶格形成的完全带隙的影响,要比正方形介质柱正方晶格的完全带隙的影响要大得多.     

超高强锚杆钢CCT曲线的测定与分析

以超高强锚杆钢为研究对象,利用Gleeble-3800型热模拟试验机研究了冷却速度、连续冷却条件对其膨胀曲线的影响,并结合金相-硬度法绘制出该钢的连续转变冷却曲线(CCT曲线).结果表明:试验钢的临界相变点Ac1和Ac3分别为732和883℃;在冷却速度为0.5～25℃/s的范围内,随着冷却速度的提高,试验钢在连续冷却...     

一维半导体-有机物型光子晶体的光学特性

理论上采用转移矩阵法研究了具有P3OT/AlN多层膜结构的一维半导体-有机物型光子晶体的光学特性. 计算结果表明：由厚度分别为30,30nm的P3OT,AlN薄膜组成的多层膜结构,在中心波段为275nm处有一不完全的光子带隙存在,反射率最高可达98%;而且可以通过调整薄膜厚度、填充比等参数对光子带隙的位置、反射强度进行调制. 因此,这种一维半导体-有机物型光子晶体对在紫外波段获得具有一定功能的光子晶体具有重要的指导意义.     

CoSb_2结构5d过渡金属二氮化物力学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论平面波赝势的第一性原理方法,对具有CoSb2结构5d过渡金属二氮化物TMN2(TM=Hf、Ta、w、Re、Os、Ir、Pt、Au)的晶格常数、电子结构和力学性能进行了计算.计算结果表明,对于该结构的二氮化物,除AuN2外,均同时满足热力学和机械稳定性标准;其中OsN2具有最高的体弹性模量和剪切模量分别为418和257GPa;态密度分析表明,过渡金属原子的5d轨道与氮原子的2p轨道之间发生了强烈的杂化现象,二者之间形成了较强共价键.     

分子束外延HgCdTe薄膜位错密度的研究

本文报道在晶格失配ＧａＡｓ衬底上分子束外延ＨｇＣｄＴｅ薄膜的位错密度研究结果．用位错腐蚀坑密度（ＥＰＤ）、Ｘ射线双晶衍射以及透射电子显微镜方法,对ＣｄＴｅ缓冲层以及ＨｇＣｄＴｅ薄膜的位错密度、其纵向分布及与工艺条件的相关关系进行了评价、分析．研究发现退火可以有效地降低ＨｇＣｄＴｅ薄膜的位错密度．     

Mo原子嵌入对C36结构和性能的影响

用密度泛函方法采用GGA／PW91基组对具有D6h对称性的C36及其衍生物Mo@C36进行结构优化和性能计算,研究Mo@C36稳定构型、存在的可能性及稳定性,以及Mo掺杂对C36结构及性能的影响．结果表明,Mo位于C36主轴上偏离中心约0．1nm时,Mo@C36能量最低,结构最稳定;Mo掺杂引起笼的局部畸变,但Mo@C36仍保持完整笼型结构,其稳定性比C36有所提高．Mo原子嵌入C36使其禁带宽度增大,导电性及化学反应活性降低;费米能级下降,但仍处于禁带之间,二者均属半导体性质的材料．C36结构及性能的变化与Mo所处的位置及Mo与C36笼之间的电子迁移有关．