基于固体与分子经验电子理论的铜铝合金功函数研究

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非晶准晶型合金独特的原子构型,使得该类合金具有优异的力学性能,因此,在航空、航天和国防军工及日常生活用品中有着广泛的应用前景.然而,此类合金复杂的力学行为,特别是其变形、断裂、脆化机理,到目前为止,在这方面的研究大多仍采用经验或半经验方法,仍停留在对实验规律的分析总结上,缺少从理论上对合金力学性能的预测,该方面的研究从未间断.从原子构型本质上来讲,这一性能是由体系的化学键作用或电子结构决定的.因此,要解决非晶准晶力学性能的根本问题,就必须从电子结构出发.电子功函数,就其本质而言,是反应电子结构的重要物理参数.电子功函数与材料内部原子结构密切相关,可以它作为参数给出一幅有关材料电子结构简洁而清晰的物理图像.  在本论文中,我们首先采用固体与分子经验电子理论的方法计算了铜铝合金过饱和固溶体经不同时效作用下析出相的价电子结构,然后,在价电子结构计算结果的基础上,采用原子线性轨道组合法计算出铜铝合金电子功函数.  在第一章中,简要介绍了本文的研究背景、功函数实验测量的一般方法以及材料变形的力学行为等.  第二章,利用固体与分子经验电子理论计算了铜铝合金过饱和固溶体经不同时效作用析出相的价电子结构,然后利用价电子结构的计算结果计算了析出相的相结构因子、结合能以及杨氏模量.通过对析出相价电子的最强共价电子对数进行分析,发现铜铝合金过饱和固溶体合金化强度可经不同时效作用而增强.通过分析析出相的相结构因子,解释了相的析出先后顺序.通过对析出相的杨氏模量的比较,发现过饱和固溶体经不同时效作用可使合金杨氏模量逐渐得到提高,从而增强合金的弹性.通过结合能随单位结构共价电子总数的变化关系分析,发现结合能随单位结构共价电子总数的增大而线性增大.该部分研究工作,对铜铝合金改性设计具有一定的理论指导意义.  在第三章中,在自由电子气模型下,采用原子线性轨道组合法计算了铜铝合金电子功函数,并进一步研究了含铜量对铜铝合金电子功函数的影响.研究发现,铜铝合金电子功函数介于纯铝和纯铜的电子功函数之间,且铜铝合金电子功函数随着含铜量的增加而增大,有力的印证了第一性原理计算结果的正确性.该部分关于铜铝合金电子功函数的理论研究,对铜铝合金的改性设计具有一定的理论指导意义。
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