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。

基于特殊准随机结构模型的顺磁性奥氏体相的第一性原理研究

利用特殊准随机结构(special quasi-random structure,SQS)模拟顺磁性奥氏体相,基于密度泛函理论的第一性原理,使用VASP软件计算了无磁性和顺磁性fcc Fe结构的磁矩、平衡晶格常数及空位形成能,并与前人的实验值和模拟计算值进行对比。结果显示,相较于传统的无磁性模拟方法而言,利用SQS模型模拟顺磁性奥氏体相不仅能体现出单个铁原子的磁性特点,并且计算得到的空位形成能和晶格常数与实验值有着更好的一致性,由此可见,利用SQS模型构建顺磁性奥氏体相是可行的。

合金元素镍对FCC Fe-Cu析出相结构稳定性的影响

采用基于投影缀加波赝势和广义梯度近似的第一性原理和特殊准随机结构模型计算FCC结构Fe-25Cu、Fe-31.25Cu、Fe-3.125Ni-25Cu和Fe-3.125Ni-31.25Cu无序固溶体的基态性质、弹性常数以及电子结构,其中无序固溶体晶胞结构建立在由特殊准随机结构方法所产生的结构模型基础上。计算结果表明:FCC结构Fe-Ni-Cu无序固溶体存在无磁性与铁磁性两种状态,其中铁磁性Fe-Cu和Fe-Ni-Cu无序固溶体的能量相对较低;铁磁性Fe-25Cu和Fe-3.125Ni-25Cu无序固溶体不满足Born弹性稳定性准则,而Fe-31.25Cu和Fe-3.125Ni-31.25Cu无序固溶体满足Born弹性稳定性准则,以亚稳态形式存在,合金元素Ni的加入显著提高了铁磁性FCC结构Fe-31.25Cu无序固溶体的结构稳定性。

Hcp结构Mg75Sc25和Mg75Ti25合金基面层错能的计算

采用轴向作用伊辛模型结合特殊准随机结构(SQS)计算研究Mg75Sc25和Mg75Ti25合金hcp相的基面层错能,讨论局域原子弛豫、超胞尺寸对层错能的影响。结果表明,局域原子弛豫对MgTi合金层错能影响明显,对MgSc影响不明显。计算得到的层错能均在合理范围内,尺寸较大时SQS模型给出的层错与现有计算值和相干势近似给出的结果非常接近,四种基面层错能的大小关系符合单质hcp金属层错能普遍规律,说明只要SQS模型足够大,并能有效模拟合金的组分无序状态,则SQS模型结合轴向作用伊辛模型能够给出可靠的合金层错能预测值。

Al—Si体系亚稳相的第一性原理计算

基于特殊准随机结构模型,采用第一性原理计算对Al-Si亚稳相体系进行了研究,所得结果与实验吻合很好,表明特殊准随机结构模型可以有效地预测固溶体的结构和热力学性质.

FCC无序合金混合能的第一性原理计算及CALPHAD三元外推模型的比较

通过建立特殊准随机结构(SQS),采用第一性原理VASP程序,分别对fccCo-Ni-X(X=Al,Cr,Re)三元无序合金及其相应子二元合金进行了第一性原理计算。通过Matlab软件,分别采用Muggianu模型、Kohler模型、Toop模型与Chou模型,将SQS计算所得二元系混合能外推得到三元合金的混合能曲线,并与第一性原理计算结果进行比较。结果表明:通过Chou模型外推得到的三元合金的混合能与第一性原理计算值吻合得最好,对于三元系甚至多元系热力学性质的外推,Chou模型能够得到更加合理准确的结果。