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1.內(nèi)容簡介

    這是一本闡述合金元素Cr、 Mo對FeAl金屬間化合物強(qiáng)韌性作用機(jī)理理論研究的書。
本書系統(tǒng)闡述了基于第一性原理方法，合金元素對B2FeAl和DO3Fe3Al固溶相、FeAl和Fe3Al晶界、FeAl/Fe3Al相界面，以及析出和沉淀相分別對FeAl和Fe3Al的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、力學(xué)性能和電子結(jié)構(gòu)的影響，得到了不同合金元素對FeAl力學(xué)性能的影響趨勢以及電子層次的微觀機(jī)理。
此外，創(chuàng)新性地提出了結(jié)合基于量子力學(xué)的第一性原理和基于價鍵理論的固體與分子經(jīng)驗(yàn)電子理論的方法，既實(shí)現(xiàn)了通過力學(xué)模量進(jìn)行比較，又可以量化地表征力學(xué)性能的優(yōu)劣。
    本研究成果從原子層次解釋FeAl金屬間化合物的脆弱性機(jī)理，并揭示合金元素對B2型FeAl相和DO3型Fe3Al相的固溶強(qiáng)化作用機(jī)理，為設(shè)計(jì)新型的FeAlX三元合金提供理論依據(jù)，對推進(jìn)FeAl金屬間化合物的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程有重要意義。

2.目錄

第1章緒論1
1.1鐵鋁金屬間化合物概述1
1.1.1鐵鋁金屬間化合物晶體結(jié)構(gòu)與性能1
1.1.2鐵鋁金屬間化合物性能4
1.2鐵鋁金屬間化合物強(qiáng)韌化的研究7
1.2.1合金元素的固溶強(qiáng)化及其機(jī)理7
1.2.2晶界對強(qiáng)韌性的作用機(jī)理9
1.2.3相界面結(jié)構(gòu)以及第二相強(qiáng)化機(jī)理13
1.3理論研究現(xiàn)狀18
1.3.1基于第一性原理和密度泛函理論的研究18
1.3.2基于固體與分子經(jīng)驗(yàn)電子理論的研究20
1.4選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線21
1.4.1課題的提出21
1.4.2技術(shù)路線與主要研究內(nèi)容22
第2章密度泛函理論以及相關(guān)軟件24
2.1第一性原理與密度泛函理論24
2.1.1絕熱近似25
2.1.2HartreeFock方程26
2.1.3HohenbergKohn定理和KohnSham方程27
2.1.4局域密度近似與廣義梯度近似28
2.2Materials Studio軟件和CASTEP模塊30
2.2.1Materials Studio軟件30
2.2.2CASTEP模塊31
第3章Cr、 Mo對FeAl和Fe3Al電子結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響33
3.1引言33
3.2計(jì)算方法與計(jì)算模型33
3.2.1計(jì)算方法33
3.2.2晶體結(jié)構(gòu)與模型34
3.2.3物態(tài)方程擬合平衡態(tài)性質(zhì)35
3.2.4結(jié)合能的計(jì)算方法37
3.3B2FeAl的計(jì)算結(jié)果與分析38
3.3.1Cr、 Mo對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響38
3.3.2FeAl合金的彈性常數(shù)和彈性性能39
3.3.3Cr、 Mo對FeAl態(tài)密度的影響43
3.3.4Cr、 Mo對FeAl電子布居數(shù)的影響46
3.3.5Cr、 Mo對FeAl電荷密度的影響47
3.4DO3Fe3Al的計(jì)算結(jié)果與分析48
3.4.1Cr、 Mo在Fe3Al中的占位48
3.4.2Fe3Al合金的彈性常數(shù)和彈性性能48
3.4.3Cr、 Mo對Fe3Al態(tài)密度的影響52
3.4.4Cr、 Mo對Fe3Al電子布居數(shù)的影響54
3.4.5Cr、 Mo對Fe3Al電荷密度影響的分析55
3.5本章小結(jié)57
第4章Cr、 Mo對FeAl和Fe3Al的價電子結(jié)構(gòu)和韌性影響的固體與分子
經(jīng)驗(yàn)電子理論研究59
4.1引言59
4.2固體與分子經(jīng)驗(yàn)電子理論以及應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)60
4.2.1固體與分子經(jīng)驗(yàn)電子理論60
4.2.2計(jì)算鍵距差系統(tǒng)的開發(fā)66
4.3Cr、 Mo對B2FeAl價電子結(jié)構(gòu)和韌性的影響68
4.3.1B2FeAl的價電子結(jié)構(gòu)69
4.3.2Fe8CrAl7和Fe8MoAl7的價電子結(jié)構(gòu)70
4.3.3分析Cr、 Mo對B2FeAl韌性和共價電子結(jié)構(gòu)的影響71
4.4Cr、 Mo對DO3Fe3Al電子結(jié)構(gòu)和韌性的影響73
4.4.1DO3Fe3Al的價電子結(jié)構(gòu)73
4.4.2Fe12CrAl3和Fe12MoAl3的價電子結(jié)構(gòu)74
4.4.3Cr、 Mo的添加對DO3Fe3Al韌性和共價電子結(jié)構(gòu)的
影響75
4.5本章小結(jié)77
第5章點(diǎn)缺陷、Cr和Mo原子對FeAlΣ3(101-)［111］晶界電子結(jié)構(gòu)的影響78
5.1引言78
5.2模型與計(jì)算方法80
5.2.1計(jì)算模型的建立80
5.2.2計(jì)算方法82
5.3FeAlΣ3(101-)晶界的計(jì)算結(jié)果與分析82
5.3.1空位和合金元素在FeAl晶界的形成能力82
5.3.2空位、Cr和Mo在FeAl晶界的穩(wěn)定性和最優(yōu)占位83
5.3.3Cr、 Mo在FeAl晶界的偏析行為84
5.3.4Cr、 Mo對FeAl晶界強(qiáng)韌性的影響85
5.3.5Cr、 Mo對FeAl晶界電子結(jié)構(gòu)影響的分析86
5.3.6Cr、 Mo對FeAl晶界電荷密度影響的分析91
5.4本章小結(jié)95
第6章Cr、 Mo在Fe3AlΣ5(012)晶界的穩(wěn)定性及偏析行為96
6.1引言96
6.2模型與計(jì)算方法97
6.2.1計(jì)算模型的建立97
6.2.2計(jì)算方法98
6.3Fe3AlΣ5 (012)晶界的計(jì)算結(jié)果與分析98
6.3.1Cr、 Mo在Fe3Al晶界的最優(yōu)占位98
6.3.2Cr、 Mo在Fe3Al晶界的偏析行為99
6.3.3Cr、 Mo對Fe3Al晶界強(qiáng)韌性的影響100
6.3.4Cr、 Mo對Fe3Al晶界電子結(jié)構(gòu)的影響100
6.3.5Cr、 Mo對Fe3Al晶界電荷密度的影響102
6.4本章小結(jié)103
第7章Cr2Al、 Mo與FeAl相界及Fe3Al相界結(jié)合和電子結(jié)構(gòu)105
7.1計(jì)算方法與結(jié)構(gòu)模型105
7.1.1計(jì)算參數(shù)105
7.1.2計(jì)算模型的建立106
7.1.3相界面結(jié)合能的計(jì)算方法112
7.1.4相界面斷裂功的計(jì)算方法112
7.2Cr2Al、 Mo對FeAl相界面影響的計(jì)算結(jié)果與分析113
7.2.1Cr2Al、 Mo對FeAl相界面結(jié)合能和斷裂功的影響113
7.2.2Cr2Al、 Mo對FeAl相界面電子結(jié)構(gòu)影響的分析114
7.2.3Cr2Al、 Mo對FeAl相界面電荷密度影響的分析116
7.3Cr2Al、Mo對Fe3Al相界面影響的計(jì)算結(jié)果與分析117
7.3.1Cr2Al、 Mo對Fe3Al相界面結(jié)合能和斷裂功的影響117
7.3.2Cr2Al、 Mo對Fe3Al相界面電子結(jié)構(gòu)影響的分析119
7.3.3Cr2Al、 Mo對Fe3Al相界面電荷密度影響的分析122
7.4本章小結(jié)123
第8章Cr、 Mo對FeAl/Fe3Al界面結(jié)合以及電子結(jié)構(gòu)的影響125
8.1引言125
8.2計(jì)算方法與計(jì)算模型125
8.2.1計(jì)算方法125
8.2.2計(jì)算模型125
8.2.3Cr、 Mo在FeAl/Fe3Al界面偏析的模型構(gòu)建127
8.3計(jì)算結(jié)果與分析129
8.3.1Cr、 Mo合金化對FeAl/Fe3Al界面結(jié)合能的影響129
8.3.2FeAl/Fe3Al、 CrFeAl/Fe3Al以及MoFeAl/Fe3Al界面的
斷裂功129
8.3.3Cr、 Mo對FeAl/Fe3Al界面電子結(jié)構(gòu)影響的分析130
8.3.4Cr、 Mo對FeAl/Fe3Al電荷密度的影響134
8.4本章小結(jié)135
第9章結(jié)論與展望137
9.1結(jié)論137
9.2主要創(chuàng)新點(diǎn)139
9.3展望140

參考文獻(xiàn)142
圖清單159
表清單162
注釋表164