CuCrSnZn合金析出相价电子结构计算与强化机理分析

基于经验电子理论(EET理论)及程氏改进的TFD理论,计算了CuCrSnZn合金时效处理后析出的析出相Cr与基体Cu形成的α-Cu(111)/Cr(110)相界面的价电子结构,利用界面结合因子ρ、△ρ分析了合金界面电子结构与合金的析出强化和软化温度的关系.结果表明,α-Cu(111)/Cr(110)晶面电子密度差较大,界面应力较大,有效阻碍了位错的运动和界面的推移,从而提高了合金的强度和软化温度.     

合金γ-TiAl价电子结构的计算及其力学性能

利用固体与分子经验电子理论计算了合金γ-TiAl及γ-TiAl、α—Ti、β-Ti、α2-TiAl的价电子结构；利用价电子结构给出的信息-相结构因子αN、F、ρL/V、ρC/V和键络的空间分布nα，讨论了γ-TiAl、合金γ-TiAl的价电子结构及其与力学性能的关系，分析了合金元素的合金化行为，提出了改善γ合金力学性能的有效途径。     

TiMe合金的价电子结构分析及结合能计算

应用固体与分子经验电子理论,采用键距差分析方法,分析了金属间化合物ＴｉＭｅ（Ｍｅ＝Ｆｅ,Ｃｏ,Ｎｉ,Ｐｄ,Ｐｔ,Ａｕ）的价电子结构,确定了Ｔｉ及Ｍｅ元素在这些合金中的状态,所贡献的共价电子数、自由电子数以及共价电子在总价电子中所占的比例。结果发现随合金中价电子数的增加,合金的马氏体相变温度Ｍｓ有上升的趋势。在此基础上计算了这些合金的理论结合能,所得结果与实验事实相符。     

Al-Cu-Mg-Ag合金Ω/Mg-Ag/α界面价电子结构分析

基于EET理论,研究了W相与基体α之间界面的原子结构,计算了a、Mg-Ag偏聚区、W相空间价电子结构和W/Mg-Ag/a界面、W//a界面的价电子结构,分析了W/Mg-Ag/a界面价电子结构与界面性能的关系。研究表明：Ω/Mg-Ag/α界面外层Mg-Ag/α面电子密度差为16.54%,内层Ω/Mg-Ag面电子密度差为50.73%,外层的连续性好于内层;Mg-Ag层使W相与基体α间的界面电子密度差减小1.13%,使(111)_α面上的最强共价键键合力增大14.52%、(111)_α面的共价电子密度增大146.87%、(001)_Ω面最强共价键键合力增大45.85%、(001)_Ω面的共价电子密度增大了45.30%。Mg-Ag层增大了W相对位错滑移的阻力,减小界面两侧相平面的电子密度差,增加了界面连续性,减小了界面应力,增大了界面结合力,增大了界面稳定性,提高了合金的强韧性。     

合金元素对锆合金相变温度影响的价电子结构参数分析

基于固体与分子经验电子理论（余氏电子理论）,采用自洽键距差法计算了表征合金相性质的价电子结构参数,并利用该参数讨论了合金元素（Al、Sn、Ti、Hf、V、Mo、Nb、Cu、Fe、Cr、Ni、Pd、Re等）对锆合金相变温度的影响。结果表明：合金元素对锆合金相变温度的影响可以用α和β相的结合能之和（）与结合能之差（）来表征。溶入锆基体后结合能之和较小的Cr、Al、Sn、Fe、Cu、Ni、Ti等元素会抑制α→β相转变,提升相变温度;而溶入锆基体后结合能之和较大的Hf、V、Mo、Pd、Nb、Re等元素会促进α→β相转变,降低相变温度。在锆合金相变过程中,具有正结合能之差的元素（Al）将促进β→α相转变,提升相变温度;具有负结合能之差的元素（Cr、Sn、Fe、Cu、Ni、Ti、Hf、V、Mo、Pd、Nb、Re等）将抑制β→α相转变,降低相变温度。α相稳定元素（Al）和β相稳定元素（Mo、Nb、Re、V、Pd）可用和来解释,但是β相稳定元素（Cr、Fe、Cu、Ni、Ti）主要通过来解释;此外,α相稳定元素（Sn、Hf）可以用较小的来描述。     

经验电子理论中与温度相关的价电子结构计算模型

通过合金平均线膨胀系数,建立起与温度相关的合金价电子结构计算模型,对该模型的理论基础进行了分析,研究了Cu和钢中γ-Fe-C含碳奥氏体晶胞价电子结构与温度的相关性。结果表明,温度可以显著影响合金价电子结构,温度升高时,其晶格常数增加,原子向较低杂阶迁移,各键的共价电子对数na及价电子结构中的相结构因子（nA、∑nc和FC^D）均出现了不同程度的下降。     

Al-Cu-Mg合金S相及S/a相界面价电子结构分析

基于EET理论,计算了a-Al与S相及S/a相界面的价电子结构,分析了S相价电子结构与析出强化、S/a相界面价电子结构与界面性能的关系。研究表明：S相共价键分布较为均匀,Cu原子将S相原子间键合力最强的4条共价键连接在一起构成主键络。S相析出强化的微观本质在于其最强共价键的键合力比基体a-Al的大135.14%,对位错运动具有较强的阻力作用。S相与基体a-Al形成的(100)_S//(100)_a和(010)_S// _a及(001)_S//(021)_a面的共价电子密度差Dr分别为0.003%、3.564%和5.811%,(100)_S//(100)_a面上的共价电子密度为10.3915 nm^_-2和10.3918 nm^_-2,(010)_S// _a面上的共价电子密度为0.0486 nm^_-2和0.0469 nm^_-2,(001)_S//(021)_a面上的共价电子密度为0.0486 nm^_-2和0.0459 nm^_-2。与(001)_S//(021)_a和(010)_S// _a面相比,(100)_S//(100)_a面的原子键合力与共价电子密度均最大,共价电子密度差最小,界面连续性最好,界面的应力最小。     

Ni-Al系金属间化合物价电子结构计算及界面反应预测

应用固体与分子经验电子理论,计算了Ni-Al系各相的价电子结构和理论结合能,并应用理论结合能值进一步计算了各相的反应生成焓,通过各相生成焓的比较对界面反应生成相进行了预测。Ni、Al、Ni3Al、Ni5Al3、NiAl、Ni2Al3和NiAl3的结合能计算值分别为427.44,324.58,441.11,440.10,435.51,432.66,395.05 kJ/mol,与实验值吻合良好。在Ni/Al界面,Ni2Al3相的生成焓最小,保温过程中,Ni2Al3相将最先析出。随后,NiAl相将在Ni2Al3/Ni的界面形成,而Ni3Al相将在NiAl/Ni的界面形成。在NiAl/Ni3Al界面,Ni5Al3生成焓绝对值较小,需要在较高温度下保温较长时间才可能形成。界面反应生成相预测结果与实验结果吻合。     

Zr含量对Al3(ZrxEr1-x)相价电子结构与合金性能的影响

用固体与分子经验电子理论(EET)计算研究了微量元素Er,Zr添加到铝合金中产生的Al3Er和Al(ZrIxEr1-x)相的价电子结构,探讨了不同Zr含量对Al3(ZrxFr1-x)相各电子结构参数的影响.计算结果表明:随着Zr原子含量的增加,表征强度性能的最强键上的共价电子对数na和相结构形成因子S会减小,这说明合金...     

Al/Cu系金属间化合物价电子结构计算与界面反应预测

应用固体与分子经验电子理论,计算了Al-Cu系各相的价电子结构、键能、结合能、形成焓和有效生成热,并应用计算结果对Al/Cu固相界面的扩散反应进行了预测。结果表明,在Al/Cu固相界面扩散反应的初始阶段,Cu为限制元素,根据初生相有效生成热判据,Al2Cu相在Al/Cu界面最先生成;随界面缺陷消失和Al2Cu相层形成,界面有效元素浓度不断提高,热力学驱动力将超过动力学限制,在保温时间足够长情况下,后续相将按照热力学驱动力的大小依次生成Al4Cu9、AlCu、Al3Cu4、Al2Cu3,界面反应生成相预测结果与实验结果吻合。     

Structural stability of intermetallic compounds of Mg-Al-Ca alloy

A first-principles plane-wave pseudopotential method based on the density functional theory was used to investigate the energetic and electronic structures of intermetallic compounds of Mg-Al-Ca alloy, such as Al2Ca, Al4Ca and Mg2Ca. The negative formation heat, the cohesive energies and Gibbs energies of these compounds were estimated from the electronic structure calculations, and their structural stability was also analyzed. The results show that Al2Ca phase has the strongest alloying ability as well as the highest structural stability, next Al4Ca, finally Mg2Ca. After comparing the density of states of Al2Ca, Al4Ca and Mg2Ca phases, it is found that the highest structural stability of Al2Ca is attributed to an increase in the bonding electron numbers in lower energy range below Fermi level, which mainly originates from the contribution of valence electron numbers of Ca（s） and Ca（p） orbits, while the lowest structural stability of Mg2Ca is resulted from the least bonding electron numbers near Fermi level.     

从电子结构和成键特性分析高Cu/Mg比Al-Cu-Mg-Ag合金强化机制

提出了计算高Cu/Mg比Al-Cu-Mg-Ag合金主要析出相W相及相界面电子结构的计算模型与方法,从合金相结构因子和相界面结合因子分析了合金的强化机制。基于余氏的固体分子经验电子理论和程氏改进的TFD理论,对Al-Cu-Mg-Ag合金主要析出相Ω相及相界面电子结构进行了计算,发现合金相及相界面价电子结构与合金强化机制有密切的关系,并从电子结构层次上阐释分析了合金中θ′, Ω,θ相的竞争相析出机制及对合金强化机制的影响     

Ti-Fe系金属间化合物价电子结构与性能分析

在钛与钢的连接界面处,由于母材组元的相互扩散和反应,形成了TiFe和TiFe2金属间化合物,对接头性能影响很大。运用固体与分子经验电子理论,计算TiFe和TiFe2的价电子结构和共价键键能,并从价电子结构层次分析TiFe和TiFe2热稳定性和脆性。结果表明：TiFe2比TiFe具有更牢固的共价键络,因此其热稳定性更好; TiFe和TiFe2的脆性因子均小于0.08,表现为本征脆性     

双相TiAl合金α2/γ界面电子结构计算与增韧机制分析

基于余氏固体与分子经验电子理论(EET)和程氏改进的TFD理论提出了计算双相TiAl合金层片状结构α2/γ界面电子结构的计算模型与方法,计算了含常用合金元素的单相TiAl合金与双相TiAl合金中的异相界面的电子结构,利用界面电子结构给出的信息-界面结合因子ρ, △ρ,σ,以合金元素Mn为例初步分析讨论了双相TiAl合金层片状结构增加韧性的微观机制.     

TC4合金渗硼层TiB和TiB_2价电子结构与渗层硬化

计算了TiB与TiB2的价电子结构,研究了TiB、TiB2的价电子结构与TC4合金渗硼层硬化的关系。研究发现:TC4合金渗硼层的TiB2和TiB相中B-B原子键合力最强,且远大于合金基体组成原子的键合力;TiB2相最强共价键的共价电子对数nTiB2为A 0.5554,TiB相最强共价键的共价电子对数nTiB A为0.4042,因此TiB2相对基体的硬化作用更强;TiB2相的原子状态组数σN为123,而TiB相的原子状态组数σN为19,所以TiB2相的稳定性更高;由相成键能力F的计算可知,从热力学角度看,渗层中TiB应比TiB2多;共价键空间分布决定了TiB晶体易沿[010]晶向生长成短纤维状,而TiB2相易于生成高对称性的粒状或球状,故TiB2比TiB更有利于硬化基体。     

Sr对Al-Si-Mg铸造合金中Mg2Si相结晶行为影响的研究

采用光学显微镜和扫描电镜观察了不同Sr量Al 11 6 %Si 0 4%Mg合金的组织变化 ,并分析了Sr的存在对Mg2 Si相结晶行为的影响。在未完全变质合金中 ,Mg2 Si相以网络状或笋状等形式存在 ,与共晶Si片之间存在附着生长关系。而在完全变质合金中 ,Mg2 Si相以细小的颗粒相形式孤立地存在于共晶团边界上 ,数量极少。Sr的存在对Mg2 Si相凝固结晶行为产生了重要的影响 ,这与枝晶α的数量和共晶Si的变质程度等因素有关     

Formation of Al2Ca Phase in as-Extruded X20 Magnesium Alloy by Solution Treatment

对Ca含量为2wt%的挤压态X20镁合金在410 ℃固溶处理20 h,采用光学显微镜 (OM)、扫描电镜 (SEM) 结合能谱分析 (EDS)以及透射电镜 (TEM) 对固溶处理前后的组织进行了表征,利用XRD衍射仪考察了固溶处理前后合金的相组成。结果表明,经固溶处理后,合金初始组织中β-Mg17Al12相的数量明显减少,同时析出新相Al2Ca。Al2Ca的形成可归结于残余β-Mg17Al12中高的Ca原子所造成的Mg原子被Ca原子取代,同时Al2Ca相自身高的结构稳定性也是其在Mg-Ca和Al-Ca系竞争析出中胜出的原因。     

Sr、Ca复合添加对AZ31镁合金中合金相的影响

采用XRD、SEM和DSC等手段对Sr、Ca复合添加后的AZ31镁合金中合金相的类别进行了鉴别。结果表明,Ca与Mg元素在基体中形成了Mg2Ca合金相,并不是形成生成焓更低的Al2Ca。随着Ca含量的增加,基体中Mg2Ca合金相的含量增加,当Ca含量增加至0.6%(质量分数)时,基体中出现了带状析出相,并且在Mg2Ca合金相中发现了Sr元素的存在。利用合金相形核理论论证了基体中出现Mg2Ca而不是Al2Ca的原因,计算结果表明虽然Al2Ca的生成焓比较低,但是形核时产生的化学自由能变较大。且Al2Ca合金相的弹性模量与镁基体差异太大,其形核所产生的弹性应变能比Mg2Ca大,所以阻碍了Al2Ca在AZ31基体中形成。     

过共晶铝硅合金磷变质处理的价电子理论分析

基于"固体与分子经验电子理论",计算了AlP结构单元的价电子结构,通过与Si相结构单元的最强键上的电子对数比较后认为,当过共晶铝硅合金经过磷变质处理后,在熔体中生成的AlP粒子具有与初生Si相相似的晶体结构及电子空间分布、晶格常数的错配度较小,且具有相对较小的 nA 值,从而在凝固过程中首先析出,作为初生Si相的异质核心而提高了Si相的形核率.计算结果支持了AlP作为异质核心的观点.