活性无序合金冲击的释能特性及在毁伤元中应用研究进展

无序合金是一种新型金属材料,突破了传统的合金设计理念,表现出不同于传统合金的优异力学性能、冲击释能及剪切自锐特性,在高温、高压、高应变率等环境具有良好的应用前景。分析活性无序合金的冲击释能特性对其应用于军事领域有着重要的指导作用,能为弹药战斗部的设计提供参考。本文阐述了静动态力学实验中典型无序合金的反应释能现象;总结了撞击速度与活性无序合金释能超压、释能效率之间的关系;讨论了撞击速度、材料破碎程度及靶标特征等因素对活性无序合金释能机理的影响;归纳了制备工艺及元素类型对活性无序合金释能特性的调控效果。进一步,本文梳理了活性无序合金在破片、穿甲弹芯和聚能装药战斗部三个方向的应用研究进展,分析了活性无序合金毁伤元的侵彻行为和作用机制。最后,针对活性无序合金材料未来的发展趋势和需求进行了展望。

无序hcpTi_xAl_(1-x)合金的单原子操纵设计

依据hcpTi Al系的特征原子和特征晶体序列的结构参数和性质 ,应用计算机技术进行无序hcpTixAl( 1-x) 合金单原子操纵设计 ,求得它们的电子结构参数、晶体结构参数、物理性质和热力学性质 ,并存入信息库中 ,为复杂合金的设计。

BCC Nb-Mo合金系DO_3-和B2-型有序和无序合金性质的研究

本文依据系统合金科学的思想,推导了适合BCC体系的二元合金相互作用方程,然后根据Nb-Mo合金系中特征原子和特征晶体序列的基本信息及特征原子浓度,计算了DO3-Nb3Mo型,B2-NbMo型和DO3-NbMo3型有序合金和无序合金的性质,趋近计量比时有序合金比无序合金的性质变化大,偏离计量比时性质变化小,主要是由于有序度在计量成分时最大,偏离计量成分开始线性下降,反之,原子之间成键电子增多,近自由电子减少,键距缩短,晶体结合更紧密.

无序合金和熔体微结构及其构型变化规律

国家973计划项目“无序合金和熔体微结构及其构型变化规律的基本科学问题”以国家重大新材料需求为背景。利用同步辐射国家大型科学装置，并结合原子电子尺度的理论计算，研究无序物质领域中若干关键科学问题、方面获取无序物质原子电子结构与性能调控的重要信息：另一方面，创建研究无序合金材料综合平台，推进无序物质科学学科的发展。

基于特殊准随机结构模型的FCC Fe-Cu无序固溶体合金的弹性稳定性

采用基于投影缀加波赝势和广义梯度近似的第一性原理计算方法计算FCC结构Fe以及3种Fe-Cu无序固溶体合金(Cu原子摩尔分数分别为25%、37.5%和50%)的基态性质、弹性常数以及电子结构,其中Fe-Cu无序固溶体合金采用特殊准随机结构模型进行计算。能量计算结果表明:FCC结构Fe存在无磁、低铁磁以及高铁磁性3种状态,而FCC结构Fe-Cu无序固溶体合金只存在无磁与高铁磁性两种状态。高铁磁性FCC结构Fe不满足Born弹性稳定性准则,铁磁性FCC结构Fe-Cu无序固溶体合金的弹性稳定性随着Cu含量的增加而增加;当Cu原子的摩尔分数不低于37.5%时,Fe-Cu无序固溶体合金满足Born弹性稳定性准则,此时合金以亚稳态形式存在。

H在无序二元合金表面上的化学吸附能研究

本文采用Sulston等人所发展的一维紧束缚半无限无序二元合金模型和格林函数方法,分别利用相关势近似(CPA)和平均T矩阵近似(ATA)计算了氢原子在无序二元合金Ni_xCu_(1-x)、Au_xPt_(1-X)和Ni_xP_(1-x)表面上的化学吸附能。给出了化学吸附能与合金的浓度百分比之间的关系曲线。结果表明:(1)H在Ni_xCu_(1-x)合金表面上的化学吸附随合金中Ni的含量的增加愈加稳定;(2)H在Au_xPt_(1-x)合金表面上的化学吸附在Au的含量为25％(Pt的含量为75％)时最稳定;(3)H在Ni_xPt_(1-x)合金表面上的化学吸附在Ni与Pt的含量比例为2:8时最不稳定。计算还表明,采用相关势近似和采用平均T矩阵近似所得的结果吻合得相当好。因此用非自洽的平均T矩阵近似也能正确处理无序二元合金表面上化学吸附能的计算问题。

同步辐射技术在无序合金结构与性能研究中的应用

同步辐射装置作为大科学装置和多学科的实验平台,已成为物质结构,特别是无序物质结构研究最有效、最先进的手段之一.文章简单介绍了同步辐射技术在研究无序合金结构、液态合金结构、非晶多形态相变以及块体金属玻璃力学行为等方面的应用.随着第三代的上海同步辐射光源(SSRF)的建立,国内用户利用先进的同步辐射技术开展研究又多一个选择,相信上海光源对中国科研的发展将起到积极的推动作用.

无序合金高通量计算平台HCPRA的搭建及其应用

介绍了无序合金高通量计算平台(high-throughput computation platform for random alloys,HCPRA)的设计难点、解决方案和基本框架.详细地介绍了如何让平台自动化地创建大量的初始结构,为各体系设置精度相当的计算参数以及如何提取和分析计算结果.该平台采用Fortran和Shell语言搭建,主要功能是实现大批量自动化地计算无序合金的力学和热力学性质.为了测试其效率,利用该平台计算了47种金属单质的弹性常数,结果表明一台8核的计算机运行一天就能完成上述计算.

R2Fe14B（R=Nd，Er）型有序和无序合金的磁性

俄罗斯科学院乌拉尔分院金属物理研究所A．E．Teplykh等人采用磁化率、磁化强度及中子衍射等测量方法，研究了R2Fe14B和Er2Fe14B非晶态合金和晶态合金的结构和磁状态。

过渡金属原子在无序二元合金表面上的化学吸附

本文采用相干势近似(CPA)和Anderson-Newns(AN)模型研究了过渡金属原子在无序二元合金(DBA)表面上的化学吸附。普遍的去耦合方法被用来消除过渡金属吸附原子不同d电子之间通过与衬底表面相互作用所产生的耦合效应。对于DBA,考虑了表面偏析现象,尤其研究了因化学吸附而导致表面偏析的变化。计算结果表明:(1)过渡金属吸附原子对DBA表面偏析有很大的抑制作用;(2)化学吸附系统Pt/Ni_xCU_(1-x)随Ni原子体浓度的增加而趋于稳定。

有序-无序诱导AgBiS_(2)可见-红外光响应调变机制

理想的红外光电材料可以在整个红外区(0.01~1.24 eV)产生红外光响应信号。本文结合特殊准无序结构(SQS)模型和第一性原理计算,研究了AgBiS_(2)的有序与无序结构的光电性质,预测了其有序-无序结构红外光响应的能量区间。计算结果表明,通过改变Ag和Bi占据位置的无序度,可以调控AgBiS_(2)的光学带隙,令其在0.33~1.46 eV范围内连续可调,从而实现大部分中红外、近红外区的光电响应。每分子完全有序和完全无序AgBiS_(2)之间的相转变只需0.11eV·(f.u.)^(-1),即仅通过控制合成温度,就可以精确调控AgBiS_(2)的带隙,从而进一步控制其在可见-红外区的响应范围。

Au-Cu系中无序和有序相的晶格常数

依据合金特征晶体理论，固溶体中组元的原子状态分裂成若干特征原子状态，固溶体的晶格常数可由特征晶体的晶格常数相加定律、特征原子体积相加定律和特征原子状态相加定律求得。介绍了无序二元固溶体的9种晶格常数函数；确定了无序Au-Cu合金及其组元的晶格常数函数；预计了Au_3Cu，AuCu，AuCu_3和相应有序合金随成分变化的晶格常数、理论值与实验值符合较好．

突破传统桎梏的合金材料“新秀”——高熵合金与非晶材料分论坛侧记

化学无序的高熵合金以及结构无序的非晶合金作为两种典型的无序合金,复杂的化学成分及特殊的结构赋予它们优异的综合性能,使它们在新型金属材料中脱颖而出。相较于传统的金属材料,高熵合金与非晶材料不仅具有优异的力学性能、耐高温性能、抗辐照性能以及耐磨、耐蚀等性能,且具有优异的磁学、电学性能以及催化性能等,因此在国防军工、核工业、航空航天、石油化工、生物医学、精密机械、消费电子和电子信息等领域具有广泛的应用与发展前景。与此同时,高熵与非晶合金作为材料界一支冉冉升起的明星"新秀",吸引着越来越多的材料人投入到该研究领域中。高熵与非晶合金的出现无论是对于合金材料的基础研究,还是对于推动传统产业的升级换代和战略性新兴产业的发展都具有重要意义。

氢和氧在单层偏析Cu_xNi_(1-x)合金表面的化学吸附

采用Einstein－Schrieffer化学吸附理论和复能积分技术在平均T矩阵近似（ATA）下计算了氢和氧在无序二元合金Cu－Ni表面上的化学吸附能．在我们的理论与计算中，计入了合金清洁表面偏析和化学吸附诱导表面偏析对化学吸附能的影响．结果发现，H和O在CuxNi1-x表面上的化学吸附具有类似的性质；化学吸附随Cu浓度的减小而加强；Cu在合金表面的偏析在一定程度上消弱了化学吸附．

无序β-Ti1-xNbx合金自由能及弹性性质的第一性原理计算:特殊准无序结构和相干势近似的比较

采用第一性原理方法(VASP及EMTO)结合特殊准无序结构(SQS)和相干势近似(CPA)的方法,对比研究了bcc结构β-Ti1-xNbx无序合金的晶格参数、自由能及弹性常数随成分x的变化。结果表明,VASP-SQS及EMTO-CPA计算得到的晶格参数符合良好,均随Nb含量增加而增加,局域晶格弛豫对晶格参数的影响可以忽略;EMTO-CPA自由能计算预测β-Ti1-xNbx中存在相分解,但VASP-SQS计算因依赖于具体SQS结构,难以合理地描述合金的相分解。EMTO-CPA及无弛豫VASP-SQS计算得到的弹性常数C11和C12随Nb含量增加而增大,C44减小,但EMTO-CPA高估了合金的弹性稳定性;低Nb含量时,由于β-Ti1-xNbx的bcc结构不稳定,导致VASPSQS计算得到的局域晶格畸变显著增加,使得考虑原子弛豫的VASP-SQS计算得到的自由能及弹性常数随Nb含量的变化偏离正常趋势。

无序二元合金(Ni_xCu_(1-x))表面CO吸附及对表面偏析的影响

根据计算机编程构造出了存在和不存在表面偏析的无序二元合金NixCu1 -x(x =0 4 )的原子集团模型 ,然后按覆盖度θ=0 5 ,构造出了CO表面吸附的模型 ,应用Recursion方法计算了CO在NixCu1 -x(存在偏析和不存在偏析时 )合金表面不同位置 (顶位和芯位 )吸附的电子结构 .由此得出 :1 )CO在顶位吸附时较稳定 ;2 )CO吸附使合金表面态密度峰降低 ,带宽加宽 ,使d轨道的局域性变弱 ;3)CO的吸附抑制了Cu在表面富集 ,从电子层次上解释了CO吸附于NixCu1

化学吸附与表面多层偏析的相互影响:H/Au-Ag

采用格林函数(GF)方法和多重耦合自洽相干势近似(CPA)方法,研究了氢在Au Ag多层偏析无序二元合金表面的化学吸附,详细地讨论了DBA表面的多层偏析和化学吸附间的相互影响·结果表明,化学吸附引起的表面偏析能够在很大程度上改变合金表面成分和化学吸附能·对于H/Au Ag系统,可以看到随着计入的原子层数的增加,化学吸附能值表现出波动的特征·

无序二元合金(Ni_xCu_(1-x))不同解理面上O吸附对Cu偏析的影响

应用计算机编程构造出了存在和不存在表面偏析的无序二元合金NixCu1-x(x=0.4)(100)表面及(110)表面的原子集团模型,然后按覆盖度θ=0.5,构造出了O吸附后的原子集团模型,应用Recursion方法计算了O在NixCu1-x(存在偏析和不存在偏析时)无序二元合金(100)和(110)表面吸附的电子结构.由此得出:1)O吸附使合金表面态密度峰降低,带宽加宽,并且表面Ni原子的d电子与吸附质O原子的s,p电子的共价作用比Cu更强烈;2)O吸附在NixCu1-x(x=0.4)(110)表面比(100)表面更稳定;3)O的吸附抑制了Cu在表面富集,且这种作用主要表现在表面一层.

Pt在DBA表面的化学吸附能和电荷转移

采用格林函数方法和Anderson Newns(AN)模型研究原子Pt在无序二元合金(DBA)表面的化学吸附能和电荷转移,其中普遍的去耦合方法被采用以消除Pt的不同d电子之间通过与DBA表面相互作用而产生的耦合效应·结果表明:Pt对DBA表面偏析有很大的抑制作用;化学吸附系统Pt/NixCu1-x随Ni的体内原子分数的增加而趋于稳定·化学吸附促进了吸附离子Pt与合金衬底间的电荷转移浓度·

Characteristic atom sequences of Nb-Mo alloys system in BCC structure and properties of disordered alloys

Comprehensively considering energy, volume and electronic structure of alloys, the ninth equation was determined as the interaction function of Nb-Mo alloys system in BCC structure on the basis of idea of systematic science of alloys, experimental lattice constants and heats of formation of disordered Nb（1-x）Mox alloys. The structural parameters and properties of Nb and Mo characteristic atoms sequences and corresponding characteristic crystals sequences were determined in Nb-Mo alloys system. The electronic structure and physical properties of disordered Nb（1-x）Mox alloys system were calculated according to concentration of characteristic atoms of disordered alloys. The change trend of physical properties is the same as that of electronic structure.