難熔金屬W、Mo、Ta、Nb及其二元合金的價鍵結(jié)構和相穩(wěn)定性.pdf

1、本文在金屬材料系統(tǒng)科學理論框架下，對難熔金屬W、Mo、Ta、Nb及其二元合金Ta-W、Nb-Mo、Ta-Mo的價鍵結(jié)構及相穩(wěn)定性進行了系統(tǒng)的研究和分析。 應用純金屬單原子理論，在單原子自洽法的基礎之上，從“能”和“形”兩個方面提出確定金屬價鍵結(jié)構的新方法——能形法。以簡單金屬Al和過渡金屬Ti與Cu為例詳細介紹能形法確定價鍵結(jié)構的基本原理和計算過程，并與其它確定價鍵結(jié)構方法進行比較。能形法克服兩態(tài)雜化和三態(tài)雜化多解的問題和基本態(tài)

2、選擇的困難，定出更加精細的價鍵結(jié)構。 通過能形法確定了金屬W、Mo、Ta、Nb晶體的價鍵結(jié)構，相比Pauling和Brewer確定的價鍵結(jié)構，能形法確定的價鍵結(jié)構更精細。分析其物理性質(zhì)與其價鍵結(jié)構的相關性，定性地說明了金屬W、Mo、Ta、Nb晶體的熔點、楊氏模量、剛性模量、彈性模量、布氏硬度、熱導率和電導率與價鍵結(jié)構的相互關系。研究溫度和壓力對金屬W、Mo、Ta、Nb晶體的價鍵結(jié)構的影響。結(jié)果表明：溫度影響價電子結(jié)構的分配，隨著

3、溫度的升高，共價電子ec(dc，sc，pc)減少，近自由電子ef增加，其影響程度與溫度對線膨脹系數(shù)影響相關，不過在固相范圍內(nèi)，溫度的影響不大。隨著溫度的升高，鍵長增大，單鍵半徑增大，鍵價降低，鍵能降低；壓力影響價電子結(jié)構的分配，隨著壓力的升高，共價電子ec(dc，sc，pc)增加，近自由電子ef減少，晶體的共價性增加，金屬性下降。隨著壓力的升高，鍵長縮短，單鍵半徑縮短，鍵價增大，鍵能降低。 利用特征晶體理論對Ta-W，Nb-Mo

4、和Ta-Mo合金的價鍵結(jié)構和相穩(wěn)定性進行了系統(tǒng)的研究和分析。確定無序bcc結(jié)構Ta-W、Nb-Mo、Ta-Mo合金的能量相互作用的方程都為第9方程和原子體積相互作用的方程都為第9方程。獲得了bcc結(jié)構Ta-W，Nb-Mo和Ta-Mo合金中的特征晶體序列的價鍵結(jié)構。利用特征原子排布設計方法研究了Ta-W，Nb-Mo和Ta-Mo系統(tǒng)中無序bcc A2和典型結(jié)構的有序合金(如bcc B2，DO3 A3B和DO3 AB3)的價鍵結(jié)構隨成分變化的

5、關系曲線，分析了有序無序轉(zhuǎn)變價鍵結(jié)構的變化規(guī)律；當無序的bcc A2相向有序bcc B2、DO3 A3B或DO3 AB3轉(zhuǎn)變時，其價鍵結(jié)構變化規(guī)律是原子之間成鍵電子增多，近自由電子減少；鍵距縮短，鍵上電子對增多；結(jié)合能增大，晶體結(jié)合更緊密。 根據(jù)特征晶體模型，結(jié)合合金統(tǒng)計熱力學，研究了Ta-W，Nb-Mo和Ta-Mo系的熱力學性質(zhì)。合金中液相、無序bcc相和有序相的吉布斯自由能被描述；Ta-W、Nb-Mo、Ta-Mo合金相圖被評