彭平
,
陈律
,
周惦武
,
田泽安
,
韩绍昌
,
金涛
,
胡壮麒
金属学报
采用第一原理赝势平面波方法研究了Re与Ru合金化前后g-Ni/g¢-Ni3Al相界的电子与能态结构。断裂功计算结果显示：Re置换g-Ni相区中的Ni或Ru置换g¢-Ni3Al 相区中的Al，Re或Ru合金化均可提高Ni/Ni3Al相界的断裂强度；而Re与Ru在相界区的复合合金化，则只有当Re与Ru分别占据共格 (002)g/g¢原子层邻近 (001)g原子层上的Ni原子位与(001)g¢原子层上的Al原子位时, g-Ni/g¢-Ni3Al相界的断裂强度才可进一步提高，若其中的Ru置换g¢-Ni3Al相区内层Al， 这时复合合金化Ni/Ni3Al相界的断裂强度不仅没有提高，反而比合金化前纯Ni/Ni3Al相界的断裂强度低。电子态密度与电子密度分布图的分析表明：Re与Ru合金化对g-Ni/g¢-Ni3Al相界断裂强度的影响可归因于Re和Ru与其最近邻Ni原子间强烈的电子相互作用引起的相界区域层间原子成键相互作用的改变。
关键词:
g-Ni/g¢
,
-Ni3Al interface
,
alloying effect
,
first-principle calculation
彭平
,
陈律
,
周惦武
,
田泽安
,
韩绍昌
,
金涛
,
胡壮麒
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2007.02.005
采用第一原理赝势平面波方法研究了Re与Ru合金化前γ-Ni/γ'-Ni3Al相界的电子与能态结构.断裂功计算结果显示:Re置换γ-Ni相区中的Ni或Ru置换γ'-Ni3Al相区中的Al,均可提高Ni/Ni3Al相界的断裂强度;Re与Ru在相界区复合合金化时,当Re与Ru分别占据共格(002)γ/γ'原子层邻近(001)γ原子层上的Ni原子位与(001)γ'原子层上的Al原子位时,γ-Ni/γ'-Ni3Al相界的断裂强度可进一步提高,若其中的Ru置换γ'-Ni3Al相区内层Al,刚复合合金化Ni/Ni3Al相界的断裂强度不仅没有提高,反而比Ru单独合金化时Ni/Ni3Al相界的断裂强度还低.电子态密度与电子密度分布图的分析表明:Re与Ru合金化对γ-Ni/γ'-Ni3Al相界断裂强度的影响可归因于Re和Ru与其最近邻Ni原子间强烈的电子相互作用引起的相界区域层间原子成键相互作用的改变.
关键词:
γ-Ni/γ'-Ni3Al相界
,
合金化效应
,
第一原理计算
,
电子结构
谭哲
,
刘金水
,
周惦武
,
胡林西
,
卢源志
,
贾骁
,
姜德福
中国有色金属学报
采用光纤激光器作为焊接热源,对1.4 mm厚DP600双相钢和1.8mm厚AZ31镁合金平板试件进行钢上、镁下搭接、钢/镁层间添加Sn箔的激光热传导焊试验,通过试验调整优化焊接工艺参数,获得最佳焊缝成形,采用卧式金相显微镜、带有能谱仪(EDS)的扫描电镜、X射线衍射仪(XRD)等观察添加Sn箔钢/镁接头的显微组织、界面元素分布和相结构组成;利用ANSYS有限元软件,考虑材料物性参数的温度相关性、初始条件、边界条件等因素影响,建立钢/镁异种金属激光焊接非线性三维传导有限元模型,模拟计算钢/镁焊接接头的温度场分布.结果表明:添加Sn箔可实现钢/镁之间的有效连接,焊接模式为激光热传导焊,模拟计算获得熔池形状、尺寸与实际焊缝基本吻合,验证采用高斯体热源模型用于模拟双相钢/镁合金焊接接头温度场的合理性;由于添加Sn箔减缓从上层钢板向下层镁合金的热量传递,起到一定程度的隔热效果,利于熔沸点差异大的钢、镁同时熔化,此外上层钢侧冷却速度降低,延长钢板与Sn箔中Fe、Sn元素的相互扩散时间,导致钢/镁界面中钢侧过渡区域生成FeSn、Fe1.3Sn、Fe3Sn等Fe-Sn相,镁侧过渡区域生成Mg2Sn相.因此,添加Sn箔有助实现双相钢/镁合金异种金属的有效连接.
关键词:
钢/镁异种金属
,
Sn箔
,
激光热传导焊
,
数值模拟
,
温度场
张健
,
华熳煜
,
龙春光
,
周惦武
人工晶体学报
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了完整、含Mg原子空位及Pd原子掺杂三种MgH2(110)表面的氢脱附行为及其动力学,并从电子结构角度给出了表面空位/掺杂两类缺陷对其脱氢动力学的影响机制.结果显示:MgH2(110)表面六重配位的Mg原子位置是形成Mg空位或Pd掺杂的优先位置;相对于完整表面而言,Mg空位或Pd掺杂均极大地降低了MgH2(110)表面的氢脱附能垒,在一定程度上解释了MgH2纳米结构调制与催化掺杂可明显改善体系脱氢动力学的实验现象;电子结构分析发现,表面空位/掺杂缺陷的存在致使MgH2表面在费米能级附近能隙变窄、低能级区成键电子数减少,进而导致近表面的原子层稳定性降低,从而使得表面Mg-H间相互作用减弱.
关键词:
MgH2
,
表面
,
脱氢动力学
,
能垒
,
电子结构
张丽娟
,
周惦武
,
刘金水
,
徐少华
,
乔小杰
,
李升
中国有色金属学报
采用光纤激光器对1.4 mm厚DC51D+ZF镀锌钢和1.2 mm厚6016铝合金平板试件进行添加Mn、Zr粉末的激光搭接焊试验，利用金相显微镜、显微硬度仪、扫描电镜、X射线衍射仪、微机控制电子万能试验机等研究焊接接头各区域的金相组织、显微硬度、断口形貌、主要物相与接头的力学性能。结果表明：在钢/铝激光焊中添加Mn、Zr粉末，焊接接头平均抗剪强度与没有添加粉末相比，有所提高，其中添加Zr粉末的提高效果明显；Mn、Zr粉末的添加改变了钢/铝界面的元素分布、物相组成及微观组织形态，添加Mn能提高熔池金属的流动性，利于钢/铝界面结合，而添加Zr，焊缝区晶粒细小，形成新的ZrFe3.3Al1.3韧性相，抑制Fe-Al脆性金属间化合物生成。因此，添加Mn、Zr均改善了钢/铝焊接接头的力学性能。
关键词:
激光焊接
,
异种金属
,
金属间化合物
,
微观组织
,
力学性能
张健
,
黄雅妮
,
龙春光
,
邵毅敏
,
彭平
,
周惦武
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2011.05.002
采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法.考察了Mg空位缺陷对MgH<,2>体系解氢性能的影响及微观机理.结果表明:Mg空位缺陷的出现使MgH<,2>晶胞发生收缩,晶格产生畸变,且极大地降低了体系的结构稳定性,显著提高了体系的解氢动力学;电子结构分析表明:Mg空位缺陷改善MgH<,2>体系解氢性能的微观机理在于体系在费米能级以下成键电子数的减少以及费米能级附近能隙的变窄.
关键词:
MgH2
,
空位缺陷
,
赝势平面波
,
解氢性能
,
电子结构
陈益林
,
袁江
,
周惦武
,
夏罗生
,
韦肖飞
材料导报
采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,计算了Co和Ni对LiNH2体系的晶体、电子结构及解氢性能的影响.负合金形成热与H原子解离能的计算结果表明:金属元素Co、Ni在LiNH2中少量置换固溶时,体系结构稳定性发生变化,合金化增强了体系的解氢能力,其中Ni提高LiNH2体系解氢效果较好.电子态密度(DOS)与电子密度分析结果表明:合金化提高LiNH2解氢能力的主要原因是合金化元素Co、Ni导致LiNH2体系Fermi能级附近能隙值发生变化以及“与N-H之间的成键作用减弱.
关键词:
LiNH2
,
形成热
,
电子结构
张健
,
周惦武
,
彭平
,
刘金水
稀有金属材料与工程
采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,计算了Cu合金化前后Mg2Ni相及其氢化物的能量与电子结构.负合金形成热的计算结果表明:Cu合金化Mg2Ni形成Mg2Ni(Ⅱ)"1-xCu(x=1/3)的相结构稳定性最高,两个Cu原子最易占据Ni(Ⅱ)的(0,0.5,0.166 67)与(0.5,0,0.5)位置;进一步对其氢化物的解氢反应热进行计算,发现Cu合金化后,氢化物体系解氢反应热与合金化前相比,明显降低,表明Cu合金化Mg2Ni氢化物的解氢能力增强;电子态密度(DOS)与电子密度的计算结果发现:Mg2Ni(Ⅱ)" 1-xCux(x=1/3)相结构最稳定的主要原因在于:Cu合金化后氢化物在费米能级处的成键电子数N(EF)与其它结构相比最少;而Cu合金化Mg2Ni氢化物解氢能力增强的主要原因在于:Cu合金化削弱了氢化物中Mg-Ni和Ni-H间的成键作用以及相应原子在低能级区成键电子数的减少.
关键词:
Mg2Ni相
,
Mg2NiH4
,
赝势平面波方法
,
解氢反应热
,
解氢能力
,
电子结构
彭利
,
周惦武
,
徐少华
,
彭平
,
刘金水
中国有色金属学报
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算Fe8Al8及(Fe7X)Al8 (X=Pb,Sn,Ti,Cu,Mn,Si,Zn)超胞模型的弹性模量与电子结构,在分析合金化元素改善FeAl金属间化合物力学性质的基础上,选取降低脆性效果较好的Cu和最好的Pb,对1.2 mm厚DC56D+ZF镀锌钢和1.15 mm厚6016铝合金平板试件进行加入中间夹层Cu和Pb的激光搭接焊试验.结果表明:FeAl金属间化合物为脆性相,其电子结构根源在于Fe的sd态与Al的sp态存在电子轨道杂化,为明显的共价键特征；FeAl合金化后,脆性降低,相应脆性由低到高的顺序为(Fe7Pb)Al8、(Fe7Sn)Al8、(Fe7Ti)Al8、(Fe7Cu)Al8、(Fe7Mn)Al8、(Fe7Si)Al8、(Fe7Zn)Al8、Fe8Al8,Pb合金化降低脆性效果最好,激光搭接焊加入中间夹层Pb,钢侧母材与焊缝界面区由母材侧较大晶粒和焊缝的细小晶粒交错形成,熔池金属与母材铝之间没有明显的分界线,焊接接头界面熔合良好；与未加夹层相比,加入中间夹层Cu和Pb后,焊接接头力学性能提高,其中Pb的作用优于Cu的,试样断口均具有韧性断裂特征.
关键词:
镀锌钢
,
铝合金
,
第一性原理计算
,
激光搭接焊
,
FeAl脆性金属间化合物
,
力学性质
周惦武
,
田伟
,
彭利
,
张屹
,
陈根余
稀有金属材料与工程
对1.2 mm厚DC56D+ZF镀锌钢和1.15 mm厚6016铝合金平板试件进行了添加中间夹层Cu、Pb的激光搭接焊实验研究,利用体视显微镜、卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、微机控制的电子万能试验机等手段研究了钢/铝焊缝的表面成形性、接头各区域的金相组织、界面元素分布、断口形貌、主要物相与接头力学性能.结果表明:添加中间夹层Cu、Pb,焊接接头的平均抗拉强度分别为49.44、73.51 MPa,伸长率分别为1.63％、2.37％,与未添加夹层相比,抗拉强度和伸长率提高,其中Pb提高效果优于Cu;不加夹层,钢/铝试样断口呈明显脆性断裂特征;加入夹层Cu,脆性断裂特征不明显;而加入夹层Pb,试样断口呈韧性断裂特征;添加夹层Pb,钢/铝界面连接处Fe、Al、Zn、Mg、Pb元素变化剧烈,混合区宽度大,新生成Mg2Pb金属间化合物的结构比FeAl金属间化合物稳定,能抑制脆性FeAl金属间化合物生成.这是添加夹层Pb明显改善钢/铝焊接接头力学性能的重要原因.
关键词:
激光搭接焊
,
中间夹层
,
金属间化合物
,
结构稳定性
