B2-RuAl点缺陷结构的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法,计算了B2-RuAl金属间化合物的基本物性及其点缺陷结构的几何、能态与电子结构,通过对不同点缺陷结构形成热与形成能的计算与比较,分析和预测了RuAl金属间化合物中点缺陷结构的种类与存在形式.结果表明：RuAl金属间化合物的点缺陷主要是Ru空位和Al反位,在富Ru合金中主要为Ru反位,在富Al合金中则主要是Al反位.这些点缺陷主要以Ru-Ru双空位和Al-Al双反位的组态结构形式出现,并且双空位以Ru-Ru为第一近邻时其点缺陷结构最稳定,而双反位则是以Al-Al为第三近邻时稳定性最高.进一步通过对NiAl和RuAl不同点缺陷结构Cauchy压力的比较,发现点缺陷对RuAl塑性的降低程度比NiAl低,因而含有点缺陷的实际合金的室温塑性RuAl比NiAl好.     

Ag表面性质的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法,计算了Fcc-Ag晶体及其Ag(111)、Ag(110)与Ag(100)自由表面的能量、几何与电子结构.根据表面能的计算,预测了Ag表面的结构稳定性,结果表明密排Ag(111)面结构稳定性最好,低指数奇异面Ag(100)面次之,Ag(110)面的结构稳定性最差.通过对不同表面几何与电子结构的比较,初步分析了其结构稳定性差异的产生原因.表面原子驰豫不仅引起表面几何结构的变化,而且使表面层的电子结构与键合特性发生改变.驰豫后表面层原子的部分价电子跑到了表面层以上的真空区,使表面层原子的电子态密度峰形发生变化,还新形成了表面态,这是表面能产生的主要原因,而Ag(110)表面相对于Ag(111)与Ag(110)表面具有高表面活性的主要原因则源于其表面层原子显著的结构驰豫.     

Li2MnO3的电化学活性及脱嵌锂机理研究进展

富锂固溶体正极材料xLizMnO3·（1-x）LiMO2（M--Co,Ni,Mn…）,首次不可逆容量很大程度上与组分中的LizMnO3电化学过程有关。富锂固溶体正极材料4．5V区域充电平台是组分中Li2MnO3电化学活化过程;Li2MnO3首次循环不可逆容量较大,约在50～100mAhg-1,4．5V电位脱出Li＋同时脱出O2-,等效脱出不可嵌入的Li2O;Li2MnO3与分解的电解液发生离子交互反应后,H＋占据不可逆位置,阻碍了Li＋的嵌入;多周循环晶体结构改变,形成不可逆结构并有新相生成。本文综合介绍近几年关于Li2MnO3结构、常温脱嵌锂机理、高温下电解液分解及循环后结构变化等方面的研究现状。     

Al、Ti掺杂对Mg2Ni合金相结构稳定性的影响及其微观机理

采用第一性原理赝势平面波方法,研究元素Al和Ti掺杂对Mg2Ni储氢合金相结构稳定性的影响及其微观机理.结果显示:在掺杂浓度x＝0～0.5范围内,所形成的Mg2Ni型Mg2-xMxNi(M＝Al,Ti)固溶体合金的相结构稳定性随Al掺杂浓度的增大而增强,随Ti掺杂浓度的增大而减弱,且Mg2-xMxNi(M＝Al,Ti)固溶体合金相对于立方结构的Mg3MNi2(M＝Al,Ti)化合物呈现热力学不稳定性,极易分解成由立方结构Mg3MNi2(M＝Al,Ti)和六方结构Mg2Ni组成的复合相,计算结果与实验结果吻合.电子结构分析表明,Al、Ti掺杂Mg2Ni储氢合金的相结构稳定性与体系在低能级区的成键电子数密切相关.     

3d过渡金属在NiAl中占位的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法研究了NiAl-X(X为3d过渡金属)合金体系的几何与电子结构.通过合金形成能的计算与分析发现:合金化元素的外层价电子数对其在B2-NiAl中的占位有非常明显的影响,低价电子数的前过渡金属Sc、Ti、V与后过渡金属Zn主要占据Al原子位,具有未满d壳层高价电子数的Mn、Fe、Co则主要占据Ni原子位,而含有半满或满d壳层的Cr与Cu,则既可占据Ni原子位也可占据Al原子位,但倾向于占据Ni原子位.随着合金化元素外层价电子数的增加,3d过渡金属优先占据Ni原子位的趋势增大,至Mn时达到最大,然后随着价电子数的进一步增加,这种趋势逐渐减小.通过对这些合金化元素价电子态密度图的变化,说明3d过渡金属在B2-NiAl中的占位优先趋势.     

Aln(n=2～24,55)团簇结构特性的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法计算Aln(n=2~24,55)团簇的几何、能态与电子结构,通过结合能Eb、HOMO-LUMO能隙ΔEH-L与能量二阶差分Δ2E(n)表征和考察团簇原子数n对Aln团簇基态结构稳定性的影响。结果表明:Aln团簇结构稳定性随团簇原子数n增加而增大,并在n为7,11,13,19,23等近幻数和高对称性结构处出现极值,相对其临近Aln团簇,具有较高的结构稳定性。DOS与吸收光谱分析表明,随着团簇内部s-p电子杂化的逐渐增强,Aln团簇结构的稳定性也随之增加,但即使当团簇原子数n达到55时,其微弱的表面效应仍不能消除。     

Sb薄膜嵌脱Li性质的平面波赝势法计算与实验研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理超软赝势平面波方法计算了Li-Sb合金的嵌锂性能,得到合金的嵌锂形成能、嵌锂电位、理论比容量、体积膨胀率和能带结构等。并用恒流充放电和循环伏安法实测了薄膜电极的充放电性,Sb电极在循环时,表现出平稳的0.8V嵌锂电压平台,其电位与理论计算较吻合。富锂态LixSb(2相似文献   

MgH2-Ti体系解氢能力的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,计算了不同含量的Ti固溶于镁氢化合物(MgH2)中形成(MgTi)H2,析出TiH2相形成TiH2/MgH2相界的能量与电子结构.负合金形成热的计算结果表明:对MgH2进行Ti合金化,体系相结构的稳定性变差,Ti在MgH2中固溶以及TiH2/MgH2相界的存在均有利于MgH2解氢能力的增强.电子态密度(DOS)与电子密度的进一步分析发现:合金化体系解氢能力增强的主要原因在于Mg-H之间的成键作用较弱,以及Ti诱导费米能级EF处电子密度N(EF)的增加和EF附近HOMO-LUMO能隙△EH-L的变窄甚至消失.     

金属磷化物的球磨合成及电化学嵌脱锂研究

采用高能球磨技术分别合成了磷化钴、磷化铁和钴-铁-磷(Co-Fe-P)三元复合体.X射线衍射(XRD)分析结果表明,磷化钴主要是CoP3相,磷化铁为FeP和FeP2二相混合物,而三元复合体主要包含CoP3、FeP和FeP2 3相.材料的电化学嵌脱锂性能测试表明:磷化钴首次嵌锂容量为1 359 mA·h·g-1,电荷效率为70%;磷化铁首次嵌锂容量为901 mA·h·g-1,电荷效率为73%.而嵌锂容量居中(1 050 mA·h·g-1)的Co-Fe-P三元复合体具有最强的循环稳定性,10次循环以后,可逆容量保持在430 mA·h·g-1以上.     

金属间化合物CoSb_3的电化学嵌锂特性研究

研究了金属间化合物 Co Sb3作为锂离子电池阳极材料在 1ML i PF6 /EC+ DMC( 1∶ 1)电解液中的电化学性能。具有 skutterudite结构的 Co Sb3和不具有此种结构的 Co Sb3最大可逆容量分别为 5 73 m Ah· g- 1 和 4 4 4 m Ah·g- 1 ,10个循环内可逆容量分别保持在 4 0 0 m Ah· g- 1和 2 2 0 m Ah·g- 1以上 ,采用非原位 XRD方法研究二者嵌锂机理 ,发现 skutterudite结构虽然不起储锂作用 ,但它破坏后形成的微观结构却有利于循环过程。加入 10 % (质量分数 ,下同 )微碳球 MCMB后 Co Sb3电化学性能大大提高 ,最大可逆容量达 715 m Ah· g- 1 ,循环 2 0次后可逆容量保持在 5 0 0 m Ah· g- 1 以上。     

小孔径泡沫铝的制备及孔结构细化机理

在常规熔体发泡法的基础上,采用加入0.5%(质量分数)Mg、添加1%形核剂和发泡剂,经(400℃,6 h)+(475℃,1 h)氧化预处理、搅拌发泡50 s等措施,制备出平均孔径1.03 mm、孔隙率75%、结构均匀的小孔径Al-9Si泡沫.孔径细化机理分析表明,Mg的作用在于降低铝熔体的表面张力,提高气泡稳定性;形核剂的作用在于增加气泡非均匀形核的核心;发泡剂氧化预处理可以推迟和延缓发泡剂的分解,提高发泡剂的分散均匀性;搅拌发泡的作用是在发泡剂剧烈分解的中段,通过搅拌搅碎气泡,减小平均孔径.     

Formation mechanism of periodic layered structure in Ni3Si/Zn system

The formation of periodic layered structure in Ni₃Si/Zn diffusion couples with Zn in vapor or liquid state was investigated by SEM-EDS, FESEM and XRD. The results show that the diffusion path in solid–liquid reaction is Ni₃Si/(T+γ)/γ/…T/γ/Ni₄Zn₁₂Si₃/γ/…Ni₄Zn₁₂Si₃/γ/Ni₄Zn₁₂Si₃/δ…/Ni₄Zn₁₂Si₃/δ/liquid-Zn, and the diffusion path in solid–vapor reaction is Ni₃Si/θ/(T+γ)/γ/…/T/γ/…T/γ/vapor-Zn. With increasing Zn diffusion flux, the diffusion reaction path moves toward the Zn-rich direction, and the distance from the Ni₃Si substrate to the periodic layer pair nearest to the interface decreases. In the initial stage of both reactions, γ phase nucleates and grows within T matrix phase at first, and then conjuncts together to form a band to reduce the surface energy. Based on the experimental results and diffusion kinetics analysis, the microstructure differences were compared and the formation mechanism of the periodic layered structure in Ni₃Si/Zn system was discussed.     

硅与氮化钛纳米复合材料作为锂离子电池负极的吸放锂性能研究

采用直流电弧等离子体方法合成了硅与氮化钛纳米复合材料,利用XRD,TEM等手段研究了其微观结构.结果显示,得到的纳米颗粒由Si和TiN以及部分Cu0.1Si1.9Ti组成,其形状为球形,颗粒尺寸大多分布在10～50 nm之间.用恒流充放电的方法研究了其作为锂离子电池负极的电化学行为,在锂的嵌入硅镍纳米颗粒的过程中,Si充当活性中心,而其中的TiN和Cu0.1Si1.9Ti作为惰性成分,不与Li反应,充当缓冲基体及导电剂的作用.当电流密度为150 mA·g-1时,电极的循环稳定性最好,首次可逆容量为737 mAh·g-1,20次循环后容量仍为542 mAh·g-1.在0.05～0.8V的电位区间的循环稳定性是最好的.     

ZrB2-SiC/Inconel 600钎焊接头界面结构与反应机理

采用Ag-28Cu钎料对ZrB2-SiC陶瓷与Inconel 600镍基合金进行真空钎焊连接。利用扫描电镜、能量色散X射线光谱仪研究了钎焊接头界面结构、断口形貌,借助万能试验机测试其剪切强度。结果表明:采用Ag-28Cu钎料对ZrB2-SiC/Inconel 600真空钎焊,可以实现接头冶金结合,接头无裂纹及微孔隙缺陷。界面反应产物为Ni-Fe-Cr合金、Cu(s,s)+Ag(s,s)固溶体、(Cr,Fe)7C3+(Cr,Fe)3C2合金碳化物,结合扩散理论和热力学分析阐述了界面产物形成机理。钎焊接头室温平均剪切强度为32.92 MPa,断裂模式为解理断裂。     

三板式内抽芯注射模结构改进

根据三板式内抽芯注射模结构的特点,通过实例分析了型芯内抽芯结构存在的问题。对型芯结构进行改进,提高三板式内抽芯注射模工作的稳定性。实践表明,改进后的模具结构合理、实用,为塑件的连续生产提供了保障。     

Ni-P镀层对Cu/Al钎焊界面结构及性能的影响机制

为了研究Ni-P镀层对Cu/Al异种金属钎焊界面反应的影响,首次采用Zn98Al和BAl67Cu Si两种钎料对含/不含Ni-P镀层的T2紫铜与3003铝合金进行了高频钎焊,获得4种不同的钎焊接头,分别对接头Cu侧界面结构、抗剪强度、断口形貌、显微硬度及弯曲形貌进行了系统研究,并与无镀层接头进行对比.结果表明,T2表面镀覆Ni-P后,Cu/Zn98Al/Al接头中Cu基体/钎缝界面结构由扩散层+8.8μm厚的Cu_3.2Zn_4.2Al_0.7化合物转变为1.5μm厚的Al₃Ni化合物,而Cu/BAl67CuSi/Al接头中Cu基体/钎缝界面结构由扩散层+15μm厚CuAl₂转变为1.8μm厚Cu₃NiAl₆;与无镀层接头相比,镀覆Ni-P后,Cu/Zn98Al/Al接头强度略有上升,Cu/BAl67CuSi/Al接头强度略有下降,但两种接头的韧性均明显增强,力学性能试验结果与接头Cu侧界面微观组织转变规律相符.最后建立了Cu/Al接头的界...     

Features of the mechanism of a current flowing through an ITO/nSi isotype structure

Solar cells fabricated on the basis of semiconductor-insulator-semiconductor (SIS) structures have been obtained by deposition of transparent conductive ITO films onto silicon crystal substrates by the spray pyrolysis technique. Such structures may be considered as Schottky diodes with a thin insulating SiO₂ layer at the interface formed during the ITO layer deposition. The examination of the current-voltage characteristics shows that, in n⁺ITO/SiO₂/nSi structures, there are two mechanisms of the direct current flow: (i) tunneling-recombination at direct voltages less than 0.3V and (ii) over-barrier emission at voltages higher than 0.3V. In the first case, the direct current flow can be interpreted as multistep tunneling-recombination transitions of electrons from the silicon conduction band into the ITO conduction band with the number of steps being about 100. In the second case, the height of the potential barrier at the ITO-Si interface calculated from the I-V characteristics is about 0.65–0.68 eV.     

Formation mechanism of intragranular structure in nano-composites

The effect of sintering process and ZrO2 contents on formation of intragranular ZrO2 in Al2O3 matrix was investigated with α-Al2O3 micro-powders and ZrO2 nano-powders as original materials. It is found that the secondphase particles coalesce with the growth of matrix grains during sintering. The process conditions that benefit the growth of matrix grains benefit the formation of intragrains. The formation procedure of intragrains could be described as follows. At first, the particles are driven to agglomerate during densification of the matrix. Some particles move along with the migration of the matrix grain boundaries and tend to further gather， then become intergrains. Those gripped between the matrix grain boundaries become intragrains during the growth of matrix grains.