n(Mg)/n(Al)=3的水滑石层板结构及层间距的阴离子调控

利用密度泛函理论(DFT)的B3PW91方法在Lanl2dz水平上研究了镁铝摩尔比为3的水滑石层板分子簇模型[Mg30Al7(OH)72]9+的几何构型,优化得到的结构参数和采用Reflex模块模拟得到的XRD图谱分别与实验观测结果相符,由此确定了水滑石层板沿第三维方向的有序堆积,该结构符合空间群R3m(166),其晶胞参数a=1.2552nm,c=2.3400nm.进一步构造了具有R3m空间群对称性的Mg-Al-CO32--LDH晶体结构模型,选取其中的簇模型,经优化得到了一种稳定构型,脱除结晶水的水滑石层间距为0.7260nm,键参数的变化表明碳酸根离子与层板间存在较强的超分子作用.

晶粒尺寸对掺氦纳米多晶铁机械性能影响的分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法研究了晶粒尺寸对掺氦纳米多晶铁机械性能的影响。在拉伸形变过程中,纳米多晶铁将产生裂纹与晶格畸变,通过模拟XRD谱探索二者之间的联系。拉伸模拟结果显示,由于晶界氦原子的引入,峰值应力将显著减小。另外,在拉伸模拟中观察到,沿晶裂纹的产生与长大随着晶界氦原子的引入而增强。研究结果表明,晶界氦原子能够促进沿晶裂纹的产生,而裂纹的大小和数量随着晶粒尺寸的增加而增加。在拉伸过程中,纳米多晶铁的XRD谱显示,{200}峰与{211}峰发生了明显的分裂。在应变范围6%~10%之间,与掺氦前相比,掺氦后纳米多晶铁的XRD谱中副峰的衍射角较高。随着晶粒尺寸的增加,副峰峰位逐渐向高衍射角移动,且裂纹萌生逐渐增强。这说明XRD谱显示的晶格畸变与沿晶裂纹所致的机械性能退化密切相关。