合金基因、全息网络相图和全息合金定位设计与研发系统

以系统科学哲学为指导,以Au-Cu合金系为实例,介绍了以下内容:合金基因、合金基因全息信息传输的Gibbs能函数以及AuCuI(Cu4Au8AA)化合物无序化的平衡和亚平衡传输方式,Au3Cu、AuCu和AuCu3亚格子系统的平衡全息网络相图(HNP);描述组元—成分—结构—性能—温度之间的关系;预测设计合金信息的蓝图:Au-Cu合金系的平衡和亚平衡HNP图。实现"网络化、信息化和智能化设计与研发先进合金"的路径规程是"基本组元合金系统—合金基因序列—亚格子合金系统的平衡HNP图—合金系的平衡和亚平衡HNP图—合金基因工程—合金系统全息知识与数据库"。实施此路径规程的基地称之为"全息合金定位设计与研发系统(HAPDS)"。

全息合金定位设计系统和Au-Cu系的全息网格相图（英文）

以Au-Cu系为例,介绍3项发现和2个方法。第一,建立全息合金定位设计系统是推动系统金属材料科学和合金基因工程持续发展的新路径。它的基地由材料测试和计算中心、系统金属材料科学中心、合金基因工程中心、全息合金定位设计系统信息中心和控制中心组成。第二,原子移动的共振激活和同步交换机制具有2种形式:局域式和定向扩散式。第三,平衡和亚平衡全息网格相图是研究者发现、设计、生产和应用先进合金的蓝图和可操作平台,它们分别由合金相的等温Gibbs能线的平衡杠杆线数值法和亚平衡交点数值法获得。点击每一格点便可获得设计合金的3个结构层次信息:组织的相的组成和分数,相的排列结构和性质;合金相的成分,合金基因排列结构和性质;合金基因的电子结构和性质。它将开创一个网络设计先进合金的新时代。

AuCuI(A_8^(Au)A_4^(Cu))化合物无序化路径跟踪的原子移动新机制(英文)

以由AAu8和ACu4干基因组成的AuCuI(AAu Cu8 A4)化合物的无序化实验路径为例,介绍了3个发现和1个方法。发现AuCuI(AAuCu8A4)化合物抗拒温度变化保持结构稳定性的能力归因于AAu8和ACu4基因的势阱深度远超过其振动能,这导致其无序化实验路径是亚平衡的;发现AuCuI(AAu Cu8 A4)适应温度变化改变结构的原子移动新机制是合金基因的"共振激活-同步交换"机制,这导致无序化是非均匀性和递次性的亚平衡转变;发现无序化过程中存在跳变有序度,导致存在跳变温度和升温速度增加跳变温度降低的"逆反效应",即所谓的"Retro效应"。采用实验混合焓路径法,建立了一整套亚平衡全息网络路径图。

AuCu_3-亚格子系统的合金基因Gibbs能配分函数和平衡全息网络相图(英文)

以AuCu3-亚格子系统为例,介绍3项发现:第一,迄今阻碍金属材料科学进步的第三大障碍是研究者们习惯用平衡均匀转变的思维方式认识温度极其缓慢变化的合金相变实验现象,然后以实验现象的错误认识为选择信息,建立Gibbs能函数和所谓的"平衡相图";第二,AuCu3-型亚格子系统的平衡全息网络相图可用来描述与成分和温度有关的合金基因排列结构和各种热力学性质的系统相关性;第三,每个合金的平衡转变都是均匀的单相转变,不是非均匀的双相转变,存在一条没有有序相和无序相共存区的单相相界线,相界线顶点成分和温度远偏离AuCu3化合物临界点的计量成分和温度。

Au_3Cu-亚格子系统的合金基因Gibbs能配分函数和平衡全息网络相图(英文)

以Au3Cu-亚格子系统为例,介绍了3项发现:第一,至今阻碍金属材料科学进步的第四大障碍是研究者们尚未认识到一个真正的合金相Gibbs能函数应由合金基因序列和它们自己的Gibbs能级序列构建的Gibbs能配分函数导出。第二,建立合金基因Gibbs能配分函数的六条规则,特别证明了计算合金组态熵的简并因子中结构单元占居Gibbs能级的概率应按照组元占居格点的概率方式简并;第三,以前研究者从未预料到的主要特征:具有一条没有有序相和无序相共存区的单相相界线;相界线顶点成分和温度远偏离Au3Cu化合物临界点的成分和温度;在0 K时,Gibbs能随成分变化曲线上的最低点成分远偏离Au3Cu化合物的成分;Au3Cu-型长程有序合金的理论极限成分范围由第一跳变有序度决定。