中国民航大学理学院低维材料与技术研究所
- 作品数：20 被引量：49H指数：4
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- 钼(或铬,钒)原子替位掺杂对双相γ-TiAl/α_2-Ti_3Al界面的能量、延性和电子性质的影响被引量：3
- 2019年
- 采用基于密度泛函理论计算研究了钼(或铬,钒)原子替位掺杂双相γ-TiAl/α_2-Ti_3Al界面体系的平均形成能、断裂功、电子结构等。结果显示:各个掺杂体系的总能量和平均形成能均为负值,表明它们可以由实验制备并能稳定存在。对代表性体系的断裂功和态密度分析表明,体系Mo-S_(a5) (或Cr-S_(a5))的结合强度减弱,同时体系Mo-S_(a5)的Mo-d和Ti-d电子态密度增加、相互作用增强,而Ti-d和Al-p轨道杂化键强度降低,位错运动的阻力减少,有利于改善Ti Al合金材料的延性。对杂质原子所在(001)面电荷密度和布居数的分析发现,Mo(或V)的掺入会引起电子云在杂质原子周围的聚集效应,形成结合强度稍高的区域,该区域与周围其他区域结合的各向异性程度下降。这正是此类TiAl合金延性改善的内因。
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- 关键词：延性电子性质第一性原理
- 纳米金刚石的表面功能化及其应用被引量：1
- 2013年
- 纳米金刚石具有优异的力学、热学、光学性质,大的比表面积和可变的表面结构等特点,有广阔的应用前景。介绍了纳米金刚石的结构及其稳定性,综述了解除纳米金刚石的团聚和对其进行表面功能化的主要方法及其意义,评述了纳米金刚石在润滑油添加剂、复合材料、生物医学影像等领域的研究进展及应用前景。
- 宋庆功赵辉康建海孙兰英季甲韩玉巧
- 关键词：纳米金刚石表面功能化润滑油添加剂复合材料生物医学影像
- Nb和Cr双掺杂γ-TiAl基合金的结构和延性研究
- 2015年
- γ-TiAl基合金是一种轻质耐高温材料,具有广阔的应用前景。采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了Nb或Cr单替位掺杂、Nb和Cr双替位掺杂γ-TiAl形成的合金体系的几何结构、原子平均形成能、布居数、电荷分布和弹性常数等。通过对形成能的计算分析,揭示Nb始终倾向于替代Ti原子,Cr的替代趋向则不明显。4个双掺杂体系均具有负的形成能,显示其结构的稳定性和易于实验制备的优势。通过晶胞轴比、弹性模量比和布居数计算与分析,发现Nb和Cr双掺杂对于改善合金体系的延性具有重要作用,预测Ti7NbAl7Cr和Ti7CrAl7Nb体系对于改善延性有较好的综合效果,且前者更为突出,揭示了实验探索的方向。
- 宋庆功林潇杨宝宝徐霆耀胡雪兰
- 关键词：延性
- 基于密度泛函理论的La掺杂γ-TiAl体系结构延性与电子性质被引量：5
- 2017年
- 采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算研究了La替位Ti或Al且掺杂浓度分别为1.85 at.%,2.78 at.%,4.17 at.%,6.25 at.%,8.33 at.%,12.5 at.%的γ-Ti Al合金的晶体结构、稳定性和延性等性质.结果显示,杂质La浓度x 12.5 at.%,各个体系均具有较好的能量稳定性,即在一定条件下它们是可以实验制备的,且掺杂合金体系的密度<4.6 g·cm^(-3).La掺杂引起晶格参量变化进而导致合金体系的轴比发生变化.La的低浓度(x 6.25 at.%)掺杂使合金体系的轴比相较纯γ-Ti Al更接近于1,这对于改善材料的延性极为有利,其中Ti_(11)La Al_(12)体系的轴比最接近于1,预报其延性最佳.通过对比Ti_(11)LaAl_(12)和Ti_(12)Al_(12)体系的布居数、电荷密度和电子态密度,发现Ti_(11)LaAl_(12)体系延性改善的电子因素为:掺杂使体系内Al(Ti)原子轨道上的电子重新分布,Ti-d轨道和Al-p轨道的电子数均减小,可被p-d杂化轨道局域化的电子数减小,p-d轨道杂化键强度降低,从而使位错移动的阻力减少,延性得以明显改善.电子重新分布改变了部分化学键的性质,部分Al—Ti共价键转化为Al—La离子键,部分Ti—Ti共价键转化为Ti—La金属键,它们的共价性及方向性明显降低,材料金属性增强.在掺杂体系中Al—Al键的平均强度减弱,Al—Ti键和Ti—Ti键的平均强度增强,三者的强度差异明显减小,晶体结构的各向异性程度降低.
- 宋庆功赵俊普顾威风甄丹丹郭艳蕊李泽朋
- 关键词：延性电子性质
- Mg单原子替位掺杂β-Ga_2O_3的电子结构和光学性质计算研究被引量：2
- 2015年
- 宽禁带半导体β-Ga2O3因其出色的物理化学性能而备受关注,通过掺杂改善β-Ga2O3性能一直是研究的热点。采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,利用广义梯度近似加U对Mg单原子掺杂β-Ga2O3体系的晶体结构、电子结构和光学性质等进行了研究和分析。总能量和结合能的对比显示:单原子替位掺杂β-Ga2O3时,Mg优先替代八面体位的Ga原子形成Mg-GaO体系。电子结构显示,Mg-GaO体系变为间接半导体,带隙变窄为4.672eV;其自旋极化率为100%,呈现半金属特性。作为光学材料,Mg-GaO体系可在紫外、深紫外区域工作,并且折射率、反射率和吸收率有所降低,透射率明显提高。
- 宋庆功徐霆耀杨宝宝郭艳蕊陈逸飞
- 关键词：第一性原理晶体结构电子结构光学性质
- Mo掺杂对γ-TiAl基合金能量稳定性和抗氧化性的影响被引量：3
- 2021年
- γ-TiAl基合金是一类具有广阔应用前景的高温结构材料,改善其高温抗氧化性能是当前研究的热点之一。以第一性原理计算为基础,研究了Mo含量小于9.26%(原子分数)的20种γ-TiAl基合金体系的几何性质、密度、原子平均形成能、间隙O原子的形成能、Al空位和Ti空位的形成能。结果显示:各种Mo替位掺杂γ-TiAl基合金体系的密度升高,但均小于4.5 g·cm-3,仍具有替代传统镍基合金的密度优势。各个掺杂体系的总能量和原子平均形成能均小于零,显示它们具有良好的能量稳定性,据此预测它们可以由实验制备。随Mo含量的升高,掺杂体系的稳定性逐渐降低。通过对Mo掺杂γ-TiAl体系的O原子形成能差值ΔE f(O)、Al空位与Ti空位形成能差值ΔE V的计算和分析揭示,当Mo含量为4.0%~7.4%时,阻碍间隙O原子扩散的势垒增大,Al空位扩散的能力得以提升且Ti空位扩散的能力被抑制。这对在γ-TiAl基体表面生成α-Al 2O 3占主导地位的连续致密氧化膜有重要作用,为研发抗氧化性能优良的新材料提供了理论依据。
- 宋庆功宋庆功胡烨康建海严慧羽王明超刘志锋
- 关键词：Γ-TIAL基合金稳定性抗氧化性第一性原理
- 虚拟方法在新型材料研究中的应用
- 2013年
- 该文以第一性原理方法为例,概述了虚拟方法以及相关虚拟研究平台的特点和功能。结合作者的研究工作,介绍了应用第一性原理计算方法、蒙特卡洛方法以及动态密度泛函计算方法研究新型材料取得的典型成果。总结了虚拟方法在新型材料研究所起的重要作用。
- 宋庆功闫洪洋严慧羽陈逸飞
- 关键词：第一性原理蒙特卡洛模拟
- Zr和(或)Mn替位掺杂γ-TiAl基合金的延性与电子性质被引量：2
- 2016年
- 采用密度泛函理论计算研究Zr和(或)Mn替位掺杂γ-TiAl形成的8个合金体系的几何结构、形成能、弹性模量、能带结构和重叠布居数等。结果表明:各个掺杂体系的总能量和原子平均形成能均是负值,表明它们具有较好的能量稳定性、在特定条件下是可以实验制备的。Zr或(和)Mn单(双)替位掺杂可以改善此类γ-TiAl基合金体系的轴比(R)和弹性模量比(B/G),特别是Ti_(12)Al_(11)Zr、Ti_(12)Al_(11)Mn、Ti_(11)MnAl_(11)Zr和Ti_(11)ZrAl_(11)Mn的轴比更接近于1,B/G接近1.75,预报这4个掺杂体系均具有较好的延性。这为探索改善γ-TiAl基合金的延性提供了理论依据。根据对典型掺杂体系电子性质和重叠布居数分析发现Zr和Mn掺杂使体系的共价键强度降低、金属键强度增强,从而提高了面间的可动性,有利于改善合金的延性。
- 宋庆功杨宝宝赵俊普秦国顺郭艳蕊胡雪兰
- 关键词：Γ-TIAL基合金MN掺杂延性电子性质第一性原理
- 硅和钇双掺杂对γ-TiAl基合金稳定性和抗氧化性的影响被引量：3
- 2019年
- 改善TiAl基合金的高温抗氧化性,对于拓展其应用领域具有重要意义.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,从原子平均形成能、弹性常数、间隙O原子的形成能、Ti空位和Al空位的形成能等方面研究了Si和Y替位双掺杂对γ-TiAl基合金抗氧化性的影响.结果显示,各个双掺杂γ-TiAl体系的原子平均形成能均为负值,表明体系具有能量稳定性,理论预报它们均可以由实验制备,其中大多数体系的弹性常数满足力学稳定性判据.对于满足力学稳定性条件的体系,综合间隙O原子的形成能、Ti空位和Al空位形成能的分析结果,揭示Si和Y均替位Ti生成体系Ti6SiYAl8对改善抗氧化性效果明显;Y替位Ti且Si替位Al生成体系Ti7YAl7Si,Si替位Ti且Y替位Al生成体系Ti7SiAl7Y对改善抗氧化性具有不确定性;Si和Y均替位Al生成体系Ti8Al6SiY不利于改善抗氧化性.
- 宋庆功王丽杰朱燕霞康建海顾威风王明超刘志锋
- 关键词：稳定性抗氧化性
- LaGaO_3及其掺杂材料的研究进展被引量：3
- 2014年
- 掺杂LaGaO3材料在中温条件下显示出优异的氧离子导电性,在中低温燃料电池(SOFC)具有潜在的应用价值。介绍了掺杂LaGaO3材料的结构特点,综述了LaGaO3材料的晶体结构、热力学性质和相图的实验研究进展,重点介绍了关于LaGaO3晶体结构和性质的第一性原理研究进展,并对掺杂LaGaO3材料的研究进行展望。
- 宋庆功杜全国郭艳蕊康建海
- 关键词：LAGAO3晶体结构物理性质第一性原理
