RAlX系列化合物的价电子结构、结合能和磁矩

针对RAlX(R=La,Ce,Pr;X=Ge,Si)系列化合物,基于固体与分子经验电子理论(EET)构建含4f电子的稀土元素Ce和Pr的杂化表。对EET理论中的K公式进行适应性修正,用修改后的公式计算单质稀土Ce和Pr的内聚能、熔点和磁矩等性能,计算结果与试验结果相符,验证了杂化表的可靠性。用新的杂化表计算Weyl半金属RAlX(R=La,Ce,Pr;X=Ge,Si)的价电子结构(VES)、结合能与磁矩,计算得到的键长和磁矩与试验结果基本一致。结果表明:RAlX化合物的VES与晶体结构、结合能和磁矩有很强的相关性。

Zr_(55)Al_(10)Ni_(5)Cu_(30)非晶合金晶化相转变的价电子结构分析

基于EET理论,计算了F-Zr_(2)(Ni,Cu)和tI-Zr_(2)Cu及tI-Zr_(2)(Cu,Ni)相的价电子结构,用最强键键合力n1、结构单元总成键能力F和单位成键能力Fv分析了F-Zr_(2)Ni亚稳相向tI-Zr_(2)Cu型稳定相的转变过程。研究发现:F-Zr_(2)Ni的n1F-Zr_(2)Ni值比tI-Zr_(2)Cu的n1tl-Zr_(2)Cu值大115.36%,FF-Zr_(2)Niv值比tI-Zr_(2)Cu的FtI-Zr_(2)Cuv值大34.03%;F-Zr_(2)(Ni_(0.3),Cu_(0.7))的n1(F-Zr_(2)(Ni_(0.3),Cu_(0.7)))值比tI-Zr_(2)Cu的n1tl-Zr_(2)Cu值大0.36%,F(F-Zr_(2)(Ni_(0.3),Cu_(0.7)))v值比tI-Zr_(2)Cu的FF-Zr_(2)Niv值大1.25%;tI-Zr_(2)(Cu_(0.6),Ni_(0.4))的n1(tI-Zr_(2)(Cu_(0.6),Ni_(0.4)))值比F-Zr_(2)(Ni_(0.3),Cu_(0.7))的n1(F-Zr_(2)(Ni_(0.3),Cu_(0.7)))值大12.95%,F(tI-Zr_(2)(Cu_(0.6),Ni_(0.4)))v值比F-Zr_(2)(Ni_(0.3),Cu_(0.7))的Fv(F-Zr_(2)(Ni_(0.3),Cu_(0.7)))值大14.41%;从价电子结构角度看,F-Zr_(2)Ni不能直接转变为tI-Zr_(2)Cu,F-Zr_(2)(Ni,Cu)不易分解重构为tI-Zr_(2)Cu;F-Zr_(2)(Ni_(0.3),Cu_(0.7))可分解并转变为tI-Zr_(2)(Cu0.6,Ni0.4)。

静电场能量与价电子在晶格势场中电势能的改变

利用凝聚态物理学方法研究了处于静电平衡状态的带电体周围空间静电场能量的来源问题,讨论了改变导体内价电子在晶格势场中电势能的方式,得出了改变价电子密度、加热和使导体载流等三种方式均可以改变价电子在晶格势场中电势能的结论。进一步分析了处于静电平衡状态的导体周围空间的静电场能量来源的问题,得出了静电场能量来源于导体内载流子在晶格势场中电势能变化量的结论。

Al-Mg-Si合金的价电子结构分析

用经验电子理论 (EET)对Al-Mg -Si合金中主要成分 (如α -Al、镁、硅 ,以及强化相 ( β -Mg2 Si)的价电子结构进行计算 ,计算结果表明各成分晶胞最强键上的共价电子对数与其密度、熔点、硬度、电负性有对应关系 ;Mg、Si原子上次强键的共价电子分布有利于 β相的形成 .

Al-Zn合金GP区的价电子结构及界面能

运用固体经验电子理论计算Al-Zn合金GP区的价电子结构,并运用其价电子结构的信息计算其与母相的界面能。结果表明,由于GP区晶胞最强键上的共价电子数远比纯Al晶胞最强键共价电子数多,Al原子极易与Zn原子形成共价键,所以在Al-Zn合金中即使以最快速度淬火,也能在淬火过程中形成GP区,且合金硬度在GP区开始形成时就稳步上升,而于中间相形成前达到最大值。运用EET理论计算界面能是简便且行之有效的方法。

微合金钢价电子结构与力学性能关联的计算分析

基于EET理论(固体与分子经验电子理论),以经淬火-分配-回火(Q-P-T)工艺热处理的微合金钢为研究对象,计算了其主要组成晶胞的价电子结构,提出表征微合金钢宏观力学性能的新参量:等效共价电子密度和键能统计值,并给出了准确定义及实验验证,从原子成键角度建立微合金钢各组成晶胞价电子结构相关参数与其强塑性的本质关联.研究表明:微合金钢中马氏体组元为硬脆相,对微合金钢力学性能主要起强化作用;奥氏体组元为塑软相,对微合金钢力学性能主要起韧化作用,而微合金钢表现出的宏观力学性能是其各组元晶胞的价电子结构参数与晶胞含量共同决定的结果.等效共价电子密度是其强度的表征,等效共价电子密度越大,微合金钢强度越大;而键能统计值是其塑性的表征,键能统计值越大,微合金钢塑性越大.

α-Al_2O_3的晶体结构与价电子结构

对α Al2 O3 的晶体结构进行了详细的讨论 ,通过各种立体插图 ,对比分析了α Al2 O3 的菱面体晶胞和六方晶胞 ,并对每种晶胞中各种原子的排列位置进行了深入分析 ,确定了某一具体位置的O2 -或Al3 + 与其它离子之间的主要键距 ,最后根据“固体与分子经验电子理论 (EET)”计算出了α Al2 O3 晶体的价电子结构 ,并以图示的方式把主要的键及键距标示在图中 ,使能直观地看到α Al2 O3 晶体中最强键及次强键等在晶体中的方位 ,便于分析α Al2 O3 的结构与性能的相互关系。

Fe_2B相价电子结构及其本质脆性

根据固体与分子经验电子理论对Ｆｅ_２Ｂ相的价电子结构进行了定量分析，通过键距差（ＢｏｎｄＬｅｎｇｔｈＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）方法计算了Ｆｅ_２Ｂ晶体配位团各键上的共价电子数。结果表明，沿［２２０］位向分布的Ｆｅ－Ｆｅ原子键最强，其共价电子数ｎ_Ａ＝０．３８５２，键能Ｅ_Ａ＝１５．７３７２ｋＪ／ｍｏｌ；沿［００２］位向分布的Ｂ－Ｂ原子键较弱，其共价电子数ｎ_Ｄ＝０．１３９２，键能Ｅ_Ｄ＝４．５０５２ｋＪ／ｍｏｌ。从而建立了Ｆｅ_２Ｂ晶体原子间的空间键络，并从键络分布的不均匀性解释了Ｆｅ２Ｂ本质脆性的产生原因。将Ｆｅ_２Ｂ脆性的实验观察和理论分析结果相比较。

Cr_3C_2和VC对Ti(C,N)基金属陶瓷中环形相的价电子结构和性能的影响

根据固体与分子经验电子理论,计算了Ti(C,N)基金属陶瓷中界面环形相的价电子结构,讨论了其价电子结构与塑性间的关系。当材料晶体结构相同时,Σna可用来比较其塑性的相对高低。Cr在环形相(Ti,Mo)(C,N)中的固溶,可使其塑性增强,V在环形相中的固溶将使其塑性变差。在计算的基础上进行实验,实验结果表明:Cr3C2的适量加入确实有利于提高金属陶瓷的强度,最终所制备出金属陶瓷的强度比典型成分体系材料的提高了1倍以上;尽管VC的加入能使材料的晶粒得到有效地细化,但它使环形相塑性降低,使金属陶瓷的抗弯强度略有增加。

Al-Cu合金亚稳相的价电子结构分析

应用固体电子理论 (EET) ,对Al Cu合金时效析出的若干亚稳相的价电子结构进行计算。结果表明 ,在时效初期 ,θ″相中Cu原子处于第七杂阶 ,比金属Cu的原子杂阶低 ,而最靠近Cu原子的Al原子则处于第五杂阶 ;由θ″相溶解形成相θ′时 ,Al原子处于第四杂阶 ,而Cu原子状态发生较大变化 ,从基体的第九杂阶上升到第十三杂阶 ,使得Cu原子的共价电子数有较大幅度的提高 ,因此形成的θ′亚稳相的最强共价键较θ″亚稳相的要强 1倍 。

ZrC和HfC的价电子结构及其性能研究

根据固体与分子经验电子理论，对ＺｒＣ，ＨｆＣ相的价电子结构进行了定量分析，通过键距差（ＢＬＤ）方法，计算了ＺｒＣ，ＨｆＣ晶体中各键上的共价电子数．结果表明，ＺｒＣ，ＨｆＣ晶体都是靠键距为α／２的Ｚｒ—Ｃ，Ｈｆ—Ｃ最强键连接的，且该最强键是对称分布的，从而解释了ＺｒＣ。

Fe－C－Mn合金奥氏体的价电子结构分析

利用“固体与分子经验电子理论”的键距差分析法建立了Ｆｅ—Ｃ—Ｍｎ合金奥氏体的价电子结构．在碳的质量分数为１．６％的Ｆｅ—Ｃ—Ｍｎ合金中，含Ｃ，Ｍｎ结构单元的计算结果表明，Ｆｅ~ｃ，Ｆｅ~ｆ和Ｍｎ原子分别处于Ｂ种杂化的第１６，１８和１０阶，碳原子处于第６阶．同时提高Ｃ，Ｍｎ含量，可使Ｃ—Ｍｎ强键数目增多，进而导致奥氏体稳定性提高，加工硬化能力增强．

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-Ti3Al的价电子结构;利用价电子结构给出的信息-相结构因子σN、F、ρLV、ρCV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。

锰钢奥氏体组织与性能的价电子结构分析

锰钢奥氏体的价电子结构和原子组态计算表明，在含Ｃ、Ｍｎ晶胞中，Ｃ－Ｍｎ键的共用电子对数最多，异类原子间的结合力大于同类原子间的结合力；一个晶胞含一个锰原子的几率最大。通过价电子结构的主要数据，从微观结构方面揭示了锰钢奥氏体的成分偏聚、组织稳定性、塑韧性和加工硬化及其变化的本质。

Au液异质形核价电子模型与基底触媒效用

异质形核是凝固领域的核心问题之一,界面共格对应理论无法解释金液滴异质形核过程中ZrC,TiC,TiN等基底的触媒作用优于TiO的现象。利用余氏“固体与分子经验电子理论”以及程氏“改进的TFD模型中表面电子密度相等的边界条件”,分析表明界面共格对应并不是有效触媒基底的本质要求;在Tillen静电作用理论基础上,建立了Au液凝固异质形核价电子模型与基底触媒效用判据,据此分析了ZrC,TiC,TiN,TiO基底对Au液滴异质形核的触媒效用,与实验结果吻合。

Al-Si合金熔体的价电子结构及其结构遗传

用余氏理论（固体与分子经验电子理论），分析了铝硅二元合金价电子结构，推断铝硅熔体中Si－Si原子之间的结合力最强，表明在馆位中存在Si原子的短程有序分布．同时根据熔体的微观不均匀性理论，建立了铝硅二元合金熔体的结构模型．

高合金化β钛合金拉伸延性的价电子理论分析

利用EET理论计算了钛合金β固溶体的价电子结构,并用相结构因子nA,F,σN,ρLV及键络空间分布nα讨论了合金元素对β钛合金相变点、拉伸延性及变形能力的影响,进而在电子结构层次上初步揭示了高合金化β钛合金作为大截面锻件使用时拉伸延性低的本质原因.

Al-Cu合金时效初期的价电子结构

用固体经验电子理论(EET)对Al Cu合金时效初期的析出相的价电子结构进行计算。计算结果表明:合金基体析出的共格GP区、θ″相,具有比基体更强的共价键络,提升了合金的整体键络强度。从价电子结构层次上解释了时效初期的GP区和θ″相对合金强化作用的内在原因。

陶瓷相(Ti,W)C的价电子结构与力学性能的关系

计算了陶瓷相（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ的价电子结构，比较了陶瓷相（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ，ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＯ之间的价电子结构与力学性能之间的关系，指出陶瓷相价电子结构中的最强键ｎＡ的大小在晶体结构相同时可作为硬度高低的比较指标，陶瓷相的强度可由η＝ｎＣ／ｎＴ来衡量。

VC、NbC、TaC 的价电子结构及其本质硬度

根据固体与分子经验电子理论对ＶＣ、ＮｂＣ、ＴａＣ相的价电子结构进行了定量分析，通过键距差（ＢｏｎｄＬｅｎｇｔｈＤｉｆｅｒｅｎｃｅ）方法计算了ＶＣ、ＮｂＣ、ＴａＣ晶体中各键上的共价电子数。结果表明，ＶＣ、ＮｂＣ、ＴａＣ中，晶体是靠键距为ａ２的Ｍｅ－Ｃ原子最强键连接的，且该最强键是对称分布的，从而解释了ＶＣ、ＮｂＣ、ＴａＣ相本质高硬度的产生原因。