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3C-SiC中嬗变原子(Mg、Be、Al)对He间隙原子迁移行为影响的第一性原理研究
1
作者 张洋 汤贤 +2 位作者 成国栋 吴飞宏 周楠 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-8,共8页
辐照条件下固体嬗变原子对立方碳化硅(3C-SiC)基体内氦泡形成过程中的作用尚不明确。本文基于密度泛函理论研究了Mg、Be、Al这三种固体嬗变原子对He间隙原子在3C-SiC基体内的形成能以及迁移行为的影响。计算发现,He原子在3C-SiC基体中... 辐照条件下固体嬗变原子对立方碳化硅(3C-SiC)基体内氦泡形成过程中的作用尚不明确。本文基于密度泛函理论研究了Mg、Be、Al这三种固体嬗变原子对He间隙原子在3C-SiC基体内的形成能以及迁移行为的影响。计算发现,He原子在3C-SiC基体中主要稳定于由Si或C原子组成的四面体间隙中,且易于在相邻间隙间迁移。当嬗变原子浓度从0增至5%(物质的量分数)时,碳四面体间隙位点的He原子形成能先是骤降、然后随着固体原子浓度的增大而线性改变,而硅四面体间隙位点的He原子形成能则是和固体原子浓度呈多次函数关系。同时,三种固体原子也使He原子的迁移势垒和扩散系数发生明显改变,He原子从C原子间隙迁移到Si原子间隙的迁移势垒随着固体原子浓度的升高而线性降低、扩散系数逐渐增大;从Si原子间隙迁移到C原子间隙的迁移势垒与浓度呈多次函数关系,扩散系数与势垒曲线反相关。无论哪种路径和掺杂浓度,固体原子的加入都促进了He原子的迁移,这为气泡的成核生长提供了有利条件。 展开更多
关键词 碳化硅 氦泡 扩散 密度泛函理论 虚晶体近似
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Mo_(1-x)W_(x)C碳化物稳定性及力学性质的第一性原理计算 被引量：1
2
作者 周少兰 丛大龙 +5 位作者 杨九州 李立 黄安畏 冉旭东 陈汉宾 李忠盛 《原子与分子物理学报》 北大核心 2024年第3期127-134,共8页
金属碳化物作为基体的增强相,对钢铁的力学性能起到至关重要的作用.采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,通过虚拟晶体近似构建Mo_(1-x)W_(x)C(0≤X≤1)碳化物模型,计算Mo_(1-x)W_(x)C的晶格常数、形成能、结合能、弹性常数、弹性模... 金属碳化物作为基体的增强相,对钢铁的力学性能起到至关重要的作用.采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,通过虚拟晶体近似构建Mo_(1-x)W_(x)C(0≤X≤1)碳化物模型,计算Mo_(1-x)W_(x)C的晶格常数、形成能、结合能、弹性常数、弹性模量、泊松比u、维氏硬度、电子态密度等性质参数,分析W元素对MoC碳化物稳定性及力学性能的影响.本次计算值与其他理论计算值及试验值吻合度较高;随着W含量的增加,晶格常数增加,Mo_(1-x)W_(x)C的形成能、结合能皆为负值,结合能、形成能的绝对值均随着W含量的增加而增加.不同掺杂含量下的Mo_(1-x)W_(x)C均满足Born判据,在力学上是稳定的,随着W含量的增加,Mo_(1-x)W_(x)C的弹性常数、体模量、杨氏模量、剪切模量呈线性增加,B/G、泊松比降低.Mo_(1-x)W_(x)C在费米能级处的态密度值均不为0,态密度值随着W含量的增加而降低.Mo_(1-x)W_(x)C能自发形成且能稳定存在,随着W含量的增加,Mo_(1-x)W_(x)C碳化物的稳定性、弹性模量、硬度及耐磨性均增加,Mo_(1-x)W_(x)C呈脆性,脆性大小随着w含量的增加而增加. 展开更多
关键词 第一性原理 虚拟晶体近似 Mo_(1-x)W_(x)C 力学性质
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Pd-Ru-Zr体系的虚拟晶体近似研究（英文） 被引量：1
3
作者 胡洁琼 谢明 +3 位作者 杨有才 张吉明 刘满门 陈永泰 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2976-2981,共6页
采用密度泛函理论中的虚拟晶体近似方法研究了Zr和Ru掺杂Pd体系的相结构稳定性。搭建了3种可能的虚拟晶体近似模型,并计算了体系的弹性常数正方剪切常数、体模量、剪切模量、杨氏模量、Cauchy压力值和态密度等。计算结果表明根据正方剪... 采用密度泛函理论中的虚拟晶体近似方法研究了Zr和Ru掺杂Pd体系的相结构稳定性。搭建了3种可能的虚拟晶体近似模型,并计算了体系的弹性常数正方剪切常数、体模量、剪切模量、杨氏模量、Cauchy压力值和态密度等。计算结果表明根据正方剪切常数判断Pd-5Ru-1Zr[T(3)]是Pd-Ru-Zr体系中最稳定的相,根据Cauchy压力值判断Pd-10Ru-1Zr[T(2)]是硬脆相,并且具有较强的方向键,随着Ru和Zr原子逐步替代Pd原子,体系的化学键强度和硬度逐渐增大,但是相结构稳定性有所降低。 展开更多
关键词 Pd-Ru-Zr体系 弹性性质 虚拟晶体近似 相结构稳定性
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基于第一性原理计算的Nb含量对hcp Zr-Nb合金力学性质的影响
4
作者 周少兰 潘荣剑 +2 位作者 王海莲 汤爱涛 何建新 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第18期182-187,共6页
基于密度泛函理论为基础的第一性原理计算方法,通过虚拟晶体近似建模,以密排六方(hcp)结构的Zr-Nb合金为研究对象,计算其弹性常数、弹性模量、泊松比等力学常数,研究Nb含量对Zr-Nb合金力学性能的影响。结果表明:通过虚拟晶体近似方法计... 基于密度泛函理论为基础的第一性原理计算方法,通过虚拟晶体近似建模,以密排六方(hcp)结构的Zr-Nb合金为研究对象,计算其弹性常数、弹性模量、泊松比等力学常数,研究Nb含量对Zr-Nb合金力学性能的影响。结果表明:通过虚拟晶体近似方法计算得到的晶格参数与实验及其的计算值符合良好,晶格常数a、c随Nb含量的增加而减小。当Nb含量大于10%(原子分数,下同)时,hcp Zr-Nb力学失稳,在力学稳定的条件下(Nb含量低于10%),随Nb含量的增加,体积模量B递增,剪切模量G、弹性模量E递减。各韧脆性判据均表明,随着Nb含量的增加,Zr-Nb合金韧性逐步提高。 展开更多
关键词 第一性原理 虚拟晶体近似 Zr-Nb合金 力学性质
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PbxSr1-xTiO3的电子结构 被引量：1
5
作者 张富春 张志勇 +2 位作者 张威虎 阎军峰 贠江妮 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2009年第1期61-66,共6页
在广义梯度近似下,采用基于密度泛函理论框架下的超软赝势平面波和虚拟晶体近似方法,计算了不同Pb/Sr摩尔比的PbxSr1-xTiO3(PST)固溶体的精细结构,确定了A位离子在铁电相的平衡构型.利用虚拟晶体近似方法分别计算了摩尔比x为0.6、0.7的P... 在广义梯度近似下,采用基于密度泛函理论框架下的超软赝势平面波和虚拟晶体近似方法,计算了不同Pb/Sr摩尔比的PbxSr1-xTiO3(PST)固溶体的精细结构,确定了A位离子在铁电相的平衡构型.利用虚拟晶体近似方法分别计算了摩尔比x为0.6、0.7的PbxSr1-xTiO3精细结构.结果表明,在钛酸锶铅固溶体中,随着Pb的摩尔比增大,晶胞体积膨胀,c/a值增大.当0.6<x<0.7时,固溶体从立方相转变为四方相.Ti相对于氧八面体沿[001]方向发生了约0.01nm偏心位移时,自发极化强度显著增大,从而表现出较为明显的铁电性. 展开更多
关键词 钛酸锶铅 铁电性 密度泛函理论 虚拟晶体近似
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Al_(x)CoCrFeNi系高熵合金物相结构及力学稳定性第一性原理计算和试验研究
6
作者 吴亚楠 韩春霞 +4 位作者 刘瑞 赵二俊 崔亚强 李泽 刘景顺 《稀有金属》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期671-681,共11页
高熵合金因其独特的组织结构和多种效应展现出良好的力学性能,近年来成为广泛研究的焦点。采用第一性原理计算和试验相结合的方法,研究了Al_(x)CoCrFeNi(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,1.0;摩尔分数)系高熵合金的物相结构和力学性能,探究不同Al... 高熵合金因其独特的组织结构和多种效应展现出良好的力学性能,近年来成为广泛研究的焦点。采用第一性原理计算和试验相结合的方法,研究了Al_(x)CoCrFeNi(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,1.0;摩尔分数)系高熵合金的物相结构和力学性能,探究不同Al含量对高熵合金组织结构及力学性能的影响。采用虚拟晶体近似(VCA)法计算发现:随Al含量增加,合金的晶格常数呈增大趋势,密度逐渐减小;合金共价键特性增强,塑性降低,原子间平均成键能力和变形抗力逐渐增强,不易发生弹性变形。采用真空电弧熔炼法制备出系列合金试样并对其进行研究分析,结果表明:Al元素加入使合金发生晶格畸变,其晶体结构由单一面心立方(fcc)结构先转变为fcc+体心立方(bcc)混合结构,随后转变为单一bcc结构。同时,Al含量的增加会使合金硬度和弹性模量值升高,延展性降低。理论预测值与试验结果吻合良好,进而证明VCA法用于Al_(x)CoCrFeNi系高熵合金物相结构及力学性能预测具有较高的准确性,可为设计开发新型高熵合金提供参考依据。 展开更多
关键词 Al_(x)CoCrFeNi系高熵合金 第一性原理计算 虚拟晶体近似(VCA) 物相结构 力学性能
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Au1-xPtxSn2(x=0,0.125,0.25,0.50,0.75,0.875,1)体系相结构稳定性、电子结构与弹性性质的第一性原理研究 被引量：2
7
作者 胡洁琼 谢明 +3 位作者 陈永泰 陈松 李爱坤 王塞北 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期5208-5215,共8页
通过基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Au_(1-x)Pt_xSn_2(x=0,0.125,0.25,0.50,0.75,0.875,1)体系各合金相的结构、形成能、电子结构和弹性性质。首先分别采用虚拟晶体近似法(VCA)和超胞法(SC)搭建晶体结构模型,再由形成能... 通过基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Au_(1-x)Pt_xSn_2(x=0,0.125,0.25,0.50,0.75,0.875,1)体系各合金相的结构、形成能、电子结构和弹性性质。首先分别采用虚拟晶体近似法(VCA)和超胞法(SC)搭建晶体结构模型,再由形成能的计算结果判断出稳定的结构模型,然后对其能带结构、总态密度、分态密度、键合特征和弹性性质等进行研究。结果表明,SC法搭建的晶体结构模型较稳定,且随着Pt元素摩尔含量的增大,Au_(1-x)Pt_xSn_2合金相的形成能随之减小,说明该体系更倾向于形成C1型结构。同时发现Au_(0.125)Pt_(0.875)Sn_2稳定性较好。而Au_(0.5)Pt_(0.5)Sn_2成键强度较其他合金相强,这与该合金中同时存在两种类型的d-p杂化有关。对Au_(1-x)Pt_xSn_2体系弹性性质的研究表明,Au_(0.75)Pt_(0.25)Sn_2和Au_(0.5)Pt_(0.5)Sn_2为脆性相,而AuSn_2、Au_(0.875)Pt_(0.125)Sn_2、Au_(0.25)Pt_(0.75)Sn_2、Au_(0.125)Pt_(0.875)Sn_2和PtSn_2为延性相,其中Au_(0.5)Pt_(0.5)Sn_2合金相的原子间结合力较强,材料强度较大。 展开更多
关键词 第一性原理 虚拟晶体近似法 超胞法 电子结构 弹性性质
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Pb0．5Sr0．5TiO3精细结构的第一性原理分析
8
作者 张威虎 张富春 +1 位作者 张志勇 阎军峰 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期217-222,共6页
在广义梯度近似下,采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理和虚拟晶体近似(VCA)方法,计算了Pb_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3 (PST)电子结构及其属性.分析了PST固溶体总体能量变化趋势,确定了A位离子在铁电相的平衡构型.计算结果表明:在PST固溶体... 在广义梯度近似下,采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理和虚拟晶体近似(VCA)方法,计算了Pb_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3 (PST)电子结构及其属性.分析了PST固溶体总体能量变化趋势,确定了A位离子在铁电相的平衡构型.计算结果表明:在PST固溶体中,当Ti原子相对于氧八面体沿[001]方向发生约0.012 nm偏心位移,PST出现能量极小值.O 2p和Ti 3d轨道的强杂化以及部分O—Pb和O—Sr轨道杂化间接增强了TiO_6八面体的畸变,体系总能量降低,促进了PST铁电畴变的形成. 展开更多
关键词 Pb0.5Sr0.5TiO3(PST) 精细结构 铁电性 第一性原理 虚拟晶体近似(VCA)
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基于第一性原理计算的Zr微合金化对NiAl力学性能的影响研究 被引量：2
9
作者 刘友成 周惦武 高丽洁 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期47-51,共5页
采用第一性原理赝势平面波方法,并基于虚拟晶体势函数近似(VCA),计算分析了合金元素Zr浓度变化对NiAl合金力学性能的影响,以确定Zr可改善NiAl合金低温塑性的最佳含量。对弹性模量的计算分析结果表明,Zr微合金化B2-NiAl晶体在x(Zr)=0.01... 采用第一性原理赝势平面波方法,并基于虚拟晶体势函数近似(VCA),计算分析了合金元素Zr浓度变化对NiAl合金力学性能的影响,以确定Zr可改善NiAl合金低温塑性的最佳含量。对弹性模量的计算分析结果表明,Zr微合金化B2-NiAl晶体在x(Zr)=0.01%附近的硬度最大,延性最差;在x(Zr)=0.02%附近硬度最小,而在x(Zr)=0.05%附近的延性最好;与纯净的NiAl晶体相比,在x(Zr)=0.3%～0.45%区间,Zr微合金化晶体的硬度得到了明显提高,而在x(Zr)=0.03%～0.05%和x(Zr)=0.1%～0.45%区间延性得到了有效的改善。 展开更多
关键词 B2-NiAl Zr微合金化 赝势平面波方法 虚拟晶体势函数近似 弹性模量 第一性原理计算
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