邵栋元
,
程南璞
,
陈晶晶
,
李孝
,
陈志谦
,
李春梅
,
惠群
无机材料学报
doi:10.15541/jim20150338
本研究基于密度泛函理论的第一性原理超软赝势平面方法计算了LiNbO3和LiTaO3的晶格参数、电子结构和弹性常数,并利用Christoffel方程研究了二者平面声波特征。结果表明：两者的理论计算晶格参数和弹性常数与实验值接近,禁带宽度分别为3.78和3.98 eV,导带底和价带顶主要由O-2p和Nb-4d(Ta-5d)态电子贡献。化学键理论揭示Li和Nb(Ta)与O原子之间有两种成键类型。电荷布局分析结果显示有两种相应的重叠布居数, Nb(Ta)–O键呈现强共价键作用,并且Nb–O(Ta–O)键长小于Li–O键长。LiNbO3和LiTaO3晶体平面声波有两支横波和一支纵波,纵波速度大于横波速度,在xy平面呈现六重对称性,在xz和yz平面各向异性程度强于xy平面,沿[001]、[001]晶向上两支横波振动速度相等。最后利用模守恒赝势(Norm-conserving)计算了介电常数和静态折射率,计算表明LiNbO3晶体的折射性能和非寻常光(e光)离散程度均强于LiTaO3晶体。
关键词:
第一性原理
,
电子结构
,
弹性常数
,
平面声波
,
LiNbO3
,
LiTaO3
张浩
,
陈志谦
,
程南璞
,
惠群
稀有金属材料与工程
通过第一性原理计算研究了Nb、A1共掺杂MoSi2晶体的电子结构、弹性常数和Mullikan布居数.结果表明,Nb、Al共掺杂可大幅提高MoSi2的韧性和导电性,当Nb和A1共掺杂量达到x=0.25时,MoSi2的弹性模量从408.86 GPa降低到261.30 GPa. MoSi2的电子态密度和Mullikan布居数分析表明,Nb和Al掺入后MoSi2电子态密度发生蓝移,费米能级处的电荷密度增加,体系的导电性能提高.掺杂后Mo-Al、Nb-Si键布居数减小,键长增大,原子间的共价性减弱,而A1-Si键间的共价性增强.晶体中各方向键长和键能的分布趋于对称化,MoSi2晶体韧性增强.
关键词:
MoSi2
,
第一性原理
,
Nb、Al共掺杂
,
弹性性质
程南璞
,
曾苏民
,
李萍
,
李春红
,
陈志谦
材料热处理学报
doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2007.05.004
采用四因素多水平组合热处理试验与统计分析相结合的方法研究了粉末冶金制备的12%SiCp/6066Al(体积分数)复合材料的热处理工艺参数与硬度间的关系.结果表明,复合材料与基体合金相比具有峰值提前效应;热处理工艺参数主效应由强到弱依次为时效时间、固溶温度、时效温度、固溶时间;时效时间与时效温度一级交互作用也较重要,其他一级、二级和三级交互作用较小.12%SiCp/6066Al复合材料的优化热处理工艺参数为530℃固溶90min,水淬170℃时效6h.
关键词:
复合材料
,
热处理
,
硬度
,
统计分析
聂朝胤
,
谢红梅
,
杨娟
,
陈志谦
材料热处理学报
利用非平衡磁控溅射技术在镜面抛光的SCM415渗碳淬火钢基片上沉积了无掺杂类金刚石(DIE)薄膜和不同含量Ti掺杂类金刚石(Ti-DIE)薄膜.利用AFM、SEM、TEM对薄膜的微观结构与形貌进行了观察,利用纳米硬度计、摩擦磨损试验仪及纳米划痕仪测试了薄膜的显微硬度、摩擦系数及薄基结合强度.结果表明:随着Ti的掺杂,薄膜硬度先迅速降低,然后保持不变,在Ti含量为25at%时薄膜硬度出现回升,膜基结合强度随Ti的掺杂呈单调增强趋势.与无掺杂类金刚石薄膜相比,掺杂Ti后薄膜表面微观凸凹增多,摩擦系数增大.对于Ti-DIE薄膜来说,随着Ti掺杂量的增加,摩擦系数出现减小的趋势.其原因在于Ti掺杂量的增加使Ti-DLC薄膜变得更加致密,同时Ti的掺杂还有利于弥补基体表面的凸凹缺陷,使薄膜变得更平滑.
关键词:
非平衡磁控溅射
,
Ti掺杂类金刚石薄膜
,
表面微观形貌
,
摩擦系数
孙旭炜
,
曾苏民
,
陈志谦
,
程南璞
,
甘秉太
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2006.09.008
采用高能球磨法混料和低温快速热挤压相结合的粉末冶金工艺制备了SiCp/6066Al复合材料,研究了制备工艺对增强体颗粒分布均匀性的影响.结果表明:高能球磨法混料是显著改善增强体颗粒形貌、细化增强体颗粒粒度,在基体更小的微区域中实现增强体颗粒数量分布均匀性的最有效混料方法;低温快速热挤压利用基体的较低塑性和强大物理变形量使增强体颗粒进一步细化,得到的细小等轴颗粒更易随着基体的塑性流动而呈弥散均匀分布,进一步改善或消除微区域内增强体颗粒的偏聚或尽可能降低偏聚的程度.两种方法相结合是实现增强体颗粒微观分布均匀性的最有效方法.
关键词:
高能球磨法
,
热挤压
,
复合材料
,
分布均匀性
程南璞
,
曾苏民
,
李春梅
,
陈志谦
,
于文斌
,
潘复生
功能材料
采用粉末冶金+热挤压法制备了10%SiCP/6066Al(体积分数)复合材料.对材料拉伸性能进行了研究,并利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜对微观组织结构进行了观测.实验结果表明:SiC颗粒在铝基体中分布比较均匀;T6热处理条件下10%SiCp/6066Al复合材料的抗拉强度和屈服强度分别约为430.5、354.1MPa,其延伸率为5%,弹性模量为84.5GPa.加入SiC颗粒后合金基体晶粒细化同时位错密度提高,位错强化和细晶强化在SiCP/Al复合材料的强化机制中起了主要作用.
关键词:
铝基复合材料
,
拉伸性能
,
显微结构
,
强化机制
徐尊平
,
程南璞
,
强华
,
陈志谦
稀有金属材料与工程
利用有限元方法建立三维模型分析SiC颗粒在不同形状、不同体积分数和不同尺寸时对Al基复合材料力学行为的影响,并进行拉伸试验研究.结果表明,颗粒形状比颗粒尺寸和颗粒体积分数对材料的应力、应变分布及材料韧性的影响大.颗粒尖角附近有严重的应力集中现象,在外力方向上颗粒端部附近的基体上的应变也有集中现象.随颗粒角度的减小,颗粒的应力很快增大而韧性减小,材料的弹性模量有增大的趋势.随颗粒体积分数的增大,颗粒的应力有减小趋势,材料的弹性模量呈增大趋势.颗粒尺寸较小时(平均尺寸为5 μm),颗粒尺寸对材料的应力及应变的影响小.
关键词:
SiC颗粒
,
Al基复合材料
,
三维模型
,
力学性能
程南璞
,
曾苏民
,
于文斌
,
陈志谦
,
潘复生
稀有金属材料与工程
采用粉末冶金+热挤压工艺制备SiCp/Al复合材料,测定其力学性能.利用X射线衍射分析复合材料物相的组成,用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜分析其微观组织结构.结果表明,SiC颗粒在铝基体中分布比较均匀,SiC颗粒与基体结合良好;基体主要是α-Al,强化相β'-Mg2Si和弥散相(Fe,Mn,Cu)3Si2Al15(体心立方结构,晶格常数1.28 nm);SiCp/Al界面则为Al和Mg元素扩散到SiC表面的SiO2层形成的20 nm～30 nm无定形层;复合材料的断裂机制主要是SiC颗粒断裂和SiCp/Al界面塑性撕裂;复合材料在变形过程中,SiC颗粒可阻止裂纹的扩展.
关键词:
SiCp/Al复合材料
,
显微结构
,
分析
王强
,
陈志谦
,
于文斌
,
陈云贵
稀有金属材料与工程
采用第一性原理计算方法研究了Li-Mg-N-H体系贮氢材料的放氢产物Li2MgN2H2的吸氢反应过程中的过渡态、表面电子态密度和表面能.结果表明:氢分子在Li2MgN2H2低指数表面中最低能量(100)表面的Mg-Mg-Li穴位吸附位置能够形成最稳定的吸附结构并发生解离,氢分子吸附能为-0.1898 eV,解离能约为0.84 eV(81 kJ/mol),表明该反应所需的反应活化能仍较高,吸氢反应速度缓慢.
关键词:
贮氢材料
,
第一性原理
,
吸附与解离
,
反应过渡态
杨娟
,
聂朝胤
,
陈志谦
,
谢红梅
,
文晓霞
,
卢春灿
表面技术
doi:10.3969/j.issn.1001-3660.2008.03.009
采用电弧离子镀技术在不锈钢基体表面制备了CrNx薄膜,并采用场发射扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪、球-盘式摩擦磨损试验机等手段对在不同偏压下沉积的CrNx薄膜的表面形貌、相结构、显微硬度和摩擦学性能进行考察.结果表明:随着偏压的增加, CrNx薄膜沉积率下降,厚度降低,CrNx薄膜表面颗粒逐渐变少,表面粗糙度降低,结晶度增大,晶粒尺寸增加;CrNx薄膜由Cr2N相和CrN相组成,薄膜的择优取向发生较大变化.当偏压为-100V时,CrNx薄膜的表面结构最致密,硬度最高,抗磨损性能最强.
关键词:
CrNx薄膜
,
表面形貌
,
相结构
,
显微硬度
,
耐磨性
,
电弧离子镀
,
不锈钢
,
偏压
