PZT固溶体的价电子结构与铁电性

应用固体与分子经验理论(EET)计算了铁电材料PbZrxTi1-xO3(0<x<1)体系的价电子结构。研究表明,O的2p轨道与B位原子(Zr或Ti)的最外层d轨道的杂化是铁电性的必要条件。PZT为四方钙钛矿结构时,B位原子相对于O发生了一个位移,由此产生了一个电偶极矩(自发极化),B位原子和O原子共价作用的强度(表现为nA的大小)明显大于其他原子间的共价作用,且杂化的强弱可表明铁电性的强弱。Zr的取代量的多少对铁电性的好坏也有直接的影响。计算结果与其他相关文献进行了对比,指出该经验理论用于研究PZT的可行性和有效性。

基于EET理论的离子氮化层性能研究

目的分析离子渗氮层中Fe-N金属间化合物的价电子结构与渗层性能之间的关系。方法以45号钢为研究对象,测试45号钢离子渗氮后的硬度、渗层厚度、物相组成、摩擦磨损性能、耐蚀性和力学性能。根据XRD测试结果,应用EET理论,对渗层中的Fe-N金属间化合物相的价电子结构、键能、结合能等进行计算,并分析性能与Fe-N金属间化合物价电子结构之间的关系。结果渗氮温度为520℃、氮氢流量比为3∶1时,渗层的硬度以及耐磨、耐蚀性均最高,但渗层的脆性最高,其冲击吸收功下降至母材的26%。计算结果表明,α-Fe、Fe_(4)N、Fe_(3)N和Fe_(2)N的共价电子密度计算值分别为299.13、367.68、416.45、458.78 nm^(-3),晶体的平均键合能分别为412.65、444.02、472.48、486.61 kJ/mol,晶格电子密度的计算值分别为133.36、108.58、84.72、81.74 nm^(-3),晶体的塑性因子分别为76.20、14.75、3.66、3.65。结论ε相对渗层的塑韧性影响最大,适当降低离子渗氮温度以及氮氢流量比,能够有效减少ε的含量,以改善渗氮件塑性差的问题。