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第一性原理研究合金元素对逆变奥氏体在Cu沉淀上异质形核的影响

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物理学报 2022年第8期71卷 269-277页

作者：吴迪杨永 †章小峰黄贞益王昭东安徽工业大学冶金工程与资源综合利用安徽省重点实验室马鞍山243002 安徽工业大学冶金工程学院马鞍山243000 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室沈阳110819

超高强度马氏体钢的力学性能强烈依赖于逆变奥氏体的形状、尺寸及含量.通常,提高逆变奥氏体含量,有助于改善超高强度钢的塑韧性.对含Cu马氏体淬火钢时效处理时, Cu粒子会在马氏体组织边界沉淀,并作为质点促进逆变奥氏体形核.为了探索不... 详细信息

超高强度马氏体钢的力学性能强烈依赖于逆变奥氏体的形状、尺寸及含量.通常,提高逆变奥氏体含量,有助于改善超高强度钢的塑韧性.对含Cu马氏体淬火钢时效处理时, Cu粒子会在马氏体组织边界沉淀,并作为质点促进逆变奥氏体形核.为了探索不同合金元素对逆变奥氏体在Cu沉淀上异质形核的影响,本文利用第一性原理方法研究了合金元素X (X=Cr, Al, Mo, W, Ni, Co, Mn)对Cu/γ-Fe界面性质的影响,并分析了合金原子替换界面处Cu和Fe原子前后界面的黏附功、界面能和电子结构.研究结果表明,合金元素Cr,Mo, W, Mn替换Cu/γ-Fe界面处Cu原子时, Cu/γ-Fe界面处产生强烈的X—Fe共价键,黏附功增大且界面能减小,显著提高界面稳定性,促进γ-Fe在Cu沉淀上异质形核.而替换界面处Fe原子时,界面稳定性变化很小,掺杂原子与相邻的其他原子成键较弱.

关键词：第一性原理逆变奥氏体异质形核黏附功

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第一性原理介质相似重整化群理论

科学通报 2023年第9期68卷 1016-1025页

作者：胡柏山袁琪范思钦孙中浩许甫荣北京大学物理学院核物理与核技术国家重点实验室北京100871

由于手征有效场论核力、量子多体关联方法和超级计算机能力的发展,原子核第一性原理计算或称从头计算(ab initio,first principles)在最近20年取得了巨大的进步.作为处理强关联多体问题的新秀,介质相似重整化群理论(in-medium similarit... 详细信息

由于手征有效场论核力、量子多体关联方法和超级计算机能力的发展,原子核第一性原理计算或称从头计算(ab initio,first principles)在最近20年取得了巨大的进步.作为处理强关联多体问题的新秀,介质相似重整化群理论(in-medium similarity renormalization group,IMSRG)已经在原子核第一性原理计算中发挥了重要作用.虽然理论本身仍需进一步发展,但目前的计算已经可以达到较重核区,如已经成功地实现了对208Pb的收敛计算.本文简要回顾介质相似重整化群理论的发展历史,介绍我们在介质相似重整化群理论方面的最新发展,即复动量空间介质相似重整化群和形变介质相似重整化群.复空间介质相似重整化群方法包含了连续谱耦合作用,可以描述原子核的非束缚共振态和弱束缚特性.形变相似重整化群可以更有效地描述形变原子核的结构.

关键词：第一性原理手征有效场论核力介质相似重整化群连续谱耦合形变

第一性原理研究掺入钒、锶的钡钨阴极表面功函数及吸附能

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电子学报 2023年第7期51卷 1977-1982页

作者：刘继琛邵文生张珂中国电子科技集团公司第十二研究所北京100015

应用第一性原理赝势法,构建了不同的阴极表面原子模型,并计算了功函数和吸附能.以(2×2×1)W(001)面为基础,在表面的顶位、桥位和洞位分别吸附1 ML的O原子,发现O原子更倾向于吸附在顶位,并且功函数最大.将Ba原子吸附在W-O表面后,发现Ba... 详细信息

应用第一性原理赝势法,构建了不同的阴极表面原子模型,并计算了功函数和吸附能.以(2×2×1)W(001)面为基础,在表面的顶位、桥位和洞位分别吸附1 ML的O原子,发现O原子更倾向于吸附在顶位,并且功函数最大.将Ba原子吸附在W-O表面后,发现Ba原子更有可能吸附在洞位,表面最佳覆盖度在0.5 ML左右.在W-O-Ba表面的洞位吸附V原子和Sr原子,发现同时吸附2种原子后体系的吸附能更有可能取决于最后吸附的原子,V的吸附使表面功函数降低,Sr使表面功函数升高.最后制备了掺入3%钒酸锶的新型钡钨阴极,在1050℃下脉冲发射电流密度达8.71 A/cm^(2),高于普通铝酸盐钡钨阴极的6.77 A/cm^(2),通过实验证实理论仿真具有合理性,可以进一步优化表面结构,提高阴极发射能力.

关键词：第一性原理钡钨阴极功函数吸附能表面掺杂

第一性原理计算Sc含量对TiZrHfNbSc_(x)难熔高熵合金性能的影响

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稀有金属 2022年第10期46卷 1383-1389页

作者：江洪林胡志方宋春燕贵永亮尹延西有研资源环境技术研究院(北京)有限公司北京101407 战略性有色金属绿色制造技术北京市工程研究中心北京101407 华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063000

采用第一性原理计算方法研究了不同Sc元素含量对新型TiZrHfNbSc_(x)难熔高熵合金的相结构、弹性常数和弹性性能的影响,该方法基于平面波赝势和密度泛函理论,采用虚拟晶体近似法建立固溶体结构模型。通过计算原子尺寸差异(δ)、价电子浓... 详细信息

采用第一性原理计算方法研究了不同Sc元素含量对新型TiZrHfNbSc_(x)难熔高熵合金的相结构、弹性常数和弹性性能的影响,该方法基于平面波赝势和密度泛函理论,采用虚拟晶体近似法建立固溶体结构模型。通过计算原子尺寸差异(δ)、价电子浓度(VEC)、原子分布情况(λ)等条件可知TiZrHfNbSc_(x)难熔高熵合金主要以单一的体心立方(bcc)无序固溶体结构为主。第一性原理计算结果表明,合金完全以金属键结合,具有良好的内在塑性,Sc元素的加入提高了TiZrHfNbSc_(x)高熵合金的结构不稳定性,合金结构更倾向于形成面心或密排六方的晶体结构;而且随着Sc元素含量的增加,TiZrHfNbSc_(x)难熔高熵合金的晶格常数逐渐增加,合金密度、杨氏模量(E)、体弹性模量(B)、剪切弹性模量(G)等降低,体弹模量和剪切模量的比值(B/G)、泊松比(ν)则呈现增加的趋势。因而随着Sc元素含量增加,合金的硬度降低,抗体积、剪切变形的能力减弱,合金的韧性逐渐增强,塑性变形能力提高。

关键词：高熵合金第一性原理晶体结构弹性性能

第一性原理研究Li2NH的晶格动力学和热力学性质

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物理学报 2019年第13期68卷 248-255页

作者：赵玉娜丛红璐成爽于娜高涛马俊刚北京交通大学海滨学院黄骅061199 四川大学原子与分子物理研究所成都610065

采用第一性原理的赝势平面波方法系统地研究了Li2NH的电子结构、晶格动力学和热力学性质.计算得到的晶格常数与先前的理论和实验结果符合得很好.运用线性响应理论计算了整个布里渊区高对称方向上的声子色散曲线和相应的声子态密度,发现L... 详细信息

采用第一性原理的赝势平面波方法系统地研究了Li2NH的电子结构、晶格动力学和热力学性质.计算得到的晶格常数与先前的理论和实验结果符合得很好.运用线性响应理论计算了整个布里渊区高对称方向上的声子色散曲线和相应的声子态密度,发现Li2NH(Pnma)声子色散曲线没有虚频,动力学性能相对最稳定,计算结果和先前实验及理论数据符合得很好.最后,利用得到的声子态密度进一步预测了Li2NH的热力学性质,包括晶格振动对Helmholtz自由能、内能、熵和热容的贡献,计算结果在一定程度上可为Li-N-H储氢体系的应用提供理论指导.

关键词：第一性原理 Li-N-H体系晶格动力学热力学性质

第一性原理计算研究γ'-Co(V， M) (M = Ti， Ta)相的结构稳定性、力学和热力学性质

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物理学报 2024年

作者：袁文翎姚碧霞李喜胡顺波任伟上海大学物理系量子与分子结构国际中心上海交通大学上海市先进高温材料及精密成形重点实验室上海大学高品质特殊钢冶金与制备国家实验室上海大学材料基因组工程研究院上海大学文化遗产保护基础科学研究院

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法并结合准谐德拜模型，对Co基高温合金中γ’-Co3(V， M) (M=Ti， Ta)相的结构稳定性、热力学性质以及有限温度下的力学性质进行了系统的研究和讨论。结果表明，γ’-Co3(V， M)相能以L12... 详细信息

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法并结合准谐德拜模型，对Co基高温合金中γ’-Co3(V， M) (M=Ti， Ta)相的结构稳定性、热力学性质以及有限温度下的力学性质进行了系统的研究和讨论。结果表明，γ’-Co3(V， M)相能以L12结构稳定存在，其具有良好的抵抗变形的能力，且是一种塑性相。γ’-Co3(V， Ti)相的热力学性能对温度的敏感性要大于γ’-Co3(V， Ta)相，且γ’-Co3(V， M)相具有高温稳定性。在有限温度下，随着温度的升高，γ’-Co3(V， M)相由塑性材料向脆性材料过渡转变，而且，除了硬度性能有所提升外，γ’-Co3(V， M) (M = Ti， Ta)相的力学性能均呈下降趋势。

关键词：高温合金第一性原理结构稳定性热力学性质

第一性原理研究Mg掺杂对LiCoO_(2)正极材料结构稳定性及其电子结构的影响

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物理学报 2021年第13期70卷 354-362页

作者：林洪斌林春陈越钟克华张健敏许桂贵黄志高福建师范大学物理与能源学院福建省量子调控与新能源材料重点实验室福州350117 福建省先进高场超导材料与工程创新协同中心福州350117 福建师范大学协和学院福州350117

LiCoO_(2)作为商业化最早的锂离子电池正极材料,至今仍受到许多研究人员的广泛关注.高电压下LiCoO_(2)面临着严重的容量衰减和性能下降等问题,实验上通常采用体相元素掺杂以稳定LiCoO_(2)在高电压下的晶体结构,从而提高其电化学性能.Mg... 详细信息

LiCoO_(2)作为商业化最早的锂离子电池正极材料,至今仍受到许多研究人员的广泛关注.高电压下LiCoO_(2)面临着严重的容量衰减和性能下降等问题,实验上通常采用体相元素掺杂以稳定LiCoO_(2)在高电压下的晶体结构,从而提高其电化学性能.Mg元素掺杂被认为是一种能够提高LiCoO_(2)高电压循环稳定性的有效手段,但Mg的具体掺杂形式以及作用机理仍需进一步深入研究.本文基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了LiCoO_(2)中Mg对Co位和Li位各种替代组态的形成能及其电子结构.计算结果表明,Mg在LiCoO_(2)中的替代情况较为复杂:掺杂浓度为3.7%时,Mg更倾向于替代Co位;而掺杂浓度提高至7.4%后,则Mg不仅仅可以只替代Co位或Li位,还存在同时替代Co位和Li位的可能;各种替代组态也呈现出不同的电子态,既存在金属态,也有半导体态,同时在许多情况下还伴有电子局域态.因此,我们认为LiCoO_(2)的Mg掺杂位形与掺杂量有密切的关系,且掺杂诱导的电子结构也存在较大的差异.

关键词： LiCoO_(2) 形成能电子结构第一性原理

第一性原理计算Si和Ga掺杂对BCC-Fe广义层错能的影响

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钢铁研究学报 2023年第3期35卷 347-354页

作者：陈溥芃王洋张元祥方烽张晓明东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819

采用第一性原理计算了BCC-Fe以及BCC-Fe分别掺杂硅(Si)、镓(Ga)后{112}滑移系的广义层错能。结果表明:Si和Ga均会降低BCC-Fe的广义层错能,对广义层错能曲线峰值的降低幅度分别为8.48%和10.27%;不同元素掺杂也会影响层错发生的位置,Si掺... 详细信息

采用第一性原理计算了BCC-Fe以及BCC-Fe分别掺杂硅(Si)、镓(Ga)后{112}滑移系的广义层错能。结果表明:Si和Ga均会降低BCC-Fe的广义层错能,对广义层错能曲线峰值的降低幅度分别为8.48%和10.27%;不同元素掺杂也会影响层错发生的位置,Si掺杂的BCC-Fe趋向于在Si原子所在的{112}面发生方向的层错,而Ga掺杂的BCC-Fe更趋向于在与Ga原子近邻的{112}面发生方向的层错。此外,BCC-Fe上下层沿着{112}滑移系错动2/3bp(bp=1/2)时,会形成薄层孪晶结构,使2/3bp处的广义层错能显著降低。与错动1bp后形成的完美晶体相比,薄层孪晶为亚稳定状态,可通过相邻的{112}平行晶面逐层错动2/3bp,从而生成多层孪晶来进一步降低层错能,一定程度上解释了Fe-Si、Fe-Ga合金中发现大量∑3孪晶界的现象。

关键词： BCC-Fe {112}滑移系广义层错能薄层孪晶第一性原理局域电荷密度

第一性原理研究压力对Ni-Mo二元化合物力学性能和电子结构的影响

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稀有金属材料与工程 2018年第3期47卷 846-852页

作者：王娟侯华赵宇宏田晋忠魏振华韩培德中北大学山西太原030051 太原理工大学山西太原030024

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究压力对Ni-Mo二元化合物Ni_4Mo、Ni_3Mo(DOa)、Ni_3Mo(DO_(22))、Ni_2Mo力学性能和电子结构的影响。研究表明:0~40 GPa压力范围内,随着压力的增大,相对体积V/V_0不断减小且趋势减缓;形成热均为... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究压力对Ni-Mo二元化合物Ni_4Mo、Ni_3Mo(DOa)、Ni_3Mo(DO_(22))、Ni_2Mo力学性能和电子结构的影响。研究表明:0~40 GPa压力范围内,随着压力的增大,相对体积V/V_0不断减小且趋势减缓;形成热均为负值,且随着压力的增大形成热减小,说明增大压力可提高化合物的合金化能力;体积模量B、剪切模量G、杨氏模量E、拉梅常数λ、硬度H的计算结果表明压力可提高4种化合物的抗变形、抗压缩能力及硬度。另外,B/G和泊松比v表明所有化合物均为延性和塑性的;进行态密度的分析,阐明增大压力可提高4种化合物的稳定性及硬度。

关键词：第一性原理 Ni-Mo二元化合物力学性能电子结构