FeAl強(qiáng)韌化的電子理論研究.pdf

1、FeAl金屬間化合物是一種具有良好應(yīng)用前景的實(shí)用材料，但室溫脆性、高溫強(qiáng)度低影響了其進(jìn)一步應(yīng)用。20世紀(jì)70年代，發(fā)現(xiàn)某些金屬間化合物通過合金化或適當(dāng)?shù)男巫?，可以一定程度上解決上述問題，從而引發(fā)了全世界范圍內(nèi)的對(duì)包括FeAl在內(nèi)的金屬間化合物的研究與開發(fā)熱潮。 本文利用固體與分子經(jīng)驗(yàn)電子理論，從電子結(jié)構(gòu)層次上探討了FeAl強(qiáng)韌化途徑。 從鍵合特征這一角度和層次去理解FeAl金屬間化合物的電子結(jié)構(gòu)以及一些重要的性能，對(duì)于有

2、效改善材料的性能和更好的進(jìn)行材料設(shè)計(jì)具有重要意義。本文首先利用自編程序計(jì)算了B2有序FeAl的價(jià)電子結(jié)構(gòu)，結(jié)合已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定了Fe、Al的雜化態(tài)，并對(duì)其脆性本質(zhì)進(jìn)行分析，探討改善其脆性的途徑，對(duì)其價(jià)電子結(jié)構(gòu)對(duì)強(qiáng)韌化的影響進(jìn)行了討論。為了便于比較，NiAl的價(jià)電子結(jié)構(gòu)也一并給出。 在無序化對(duì)FeAl強(qiáng)韌性的影響方面，采用Jaccrino-Walker模型和平均原子模型，計(jì)算了Fe原子的磁矩隨周圍最近鄰Fe原子的數(shù)目變化，最后計(jì)

3、算得出具有N個(gè)最近鄰Fe原子的Fe的平均磁矩為1.41μB，這個(gè)值與實(shí)驗(yàn)值(0.65μB)要大得多，但是與其它理論計(jì)算結(jié)果(1.65μB)接近。這種計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值的差異是因?yàn)橛行蚨鹊牟顒e，計(jì)算是針對(duì)完全無序的FeAl，而實(shí)驗(yàn)中所用的是部分有序的FeAl。這同時(shí)也說明，F(xiàn)eAl的磁性可以通過進(jìn)一步完全無序化來提高；并且把這種磁性的提高歸結(jié)為，F(xiàn)e原子周圍最近鄰Al的影響，F(xiàn)e原子周圍最近鄰Al原子越多則這種影響越強(qiáng)烈。 在復(fù)合化增

4、韌方面，計(jì)算了FeAl和碳化物的低指數(shù)晶面的電子密度，發(fā)現(xiàn)FeAl的(110)面的電子密度和碳化物的(100)電子密度在一級(jí)近似范圍內(nèi)可能保持連續(xù)。按照程-劉模型計(jì)算了(110)FeAl//(100)TiC界面電子密度保持連續(xù)的原子狀態(tài)組數(shù)σ。理論計(jì)算預(yù)測(cè)：采用適當(dāng)?shù)闹苽涔に嚕绕涫窃恢苽涔に?，盡量在復(fù)合材料界面中存在更多的(110)FeAl//(100)MC界面，有可能使FeAl/MC復(fù)合材料具有更為優(yōu)異的力學(xué)性能，從而起到了對(duì)Fe