铜团簇 (Cu)(n =2~7)的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论的B3LYP方法,在6-31G(d)和6-31++G(d)基组水平上对铜团簇(Cu)n(n=2~7)进行了研究,计算得到了铜团簇的各种稳定构型、总能量、团簇束缚能,以及n=4时铜团簇的红外振动光谱。通过能量最小化原理,确定了各尺寸铜团簇的最稳定构型,并利用二阶差分和分裂能理论,讨论了6种最稳定结构的生长规律,结果表明,n=4时的团簇结构最为稳定,具有明显的幻数特征,n=5时的团簇结构出现区域不稳定的特性。     

铜团簇(Cu)_n(n=2～7)的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论的B3LYP方法,在6-31G(d)和6-31++G(d)基组水平上对铜团簇(Cu)n(n=2~7)进行了研究,计算得到了铜团簇的各种稳定构型、总能量、团簇束缚能,以及n=4时铜团簇的红外振动光谱。通过能量最小化原理,确定了各尺寸铜团簇的最稳定构型,并利用二阶差分和分裂能理论,讨论了6种最稳定结构的生长规律,结果表明,n=4时的团簇结构最为稳定,具有明显的幻数特征,n=5时的团簇结构出现区域不稳定的特性。     

InC_n~-(n=1～10)团簇碎片能和极化率的密度泛函理论研究

对铟掺杂碳团簇的物理化学性质的研究,将有助于我们理解它的稳定性,揭示它的形成机理,进而引导人们去发现和使用新型材料。故应用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在LANL2DZ基组上详细研究了InC_n~-(n=1~10)团簇的碎片能和极化率。计算结果表明,InC_n~-团簇的基态结构是In原子位于碳链一端的直线型或准直线型;对于基态结构而言,n为偶数的团簇是单态,n为奇数的团簇为三重态。通过对碎片能的计算发现,失去In原子的通道是InC_n~-团簇的主要形成通道。对InC_n~-团簇的极化率研究表明,极化率张量主要分布在XX,YY,ZZ方向,极化率张量的各向异性不变量和极化率张量的平均值均是随团簇尺寸的增大而增大。这一结论为研究碳基团簇的结构和生成规律以及所具有的物理化学性质提供理论依据。     

InC_n~+和InC_n~-(n=1～10)团簇的结构和性质比较研究

利用密度泛函理论对碳基混合团簇InC_n~+和InC_n~-(n=1～10)的结构和性质进行了比较研究,结果表明,除了InC_2~+/InC_2~-团簇(最稳定构型为等腰三角形)外,这两类型团簇的最稳定结构都是In原子位于碳链一端的直线型或准直线型。阳离子团簇InC_n~+是n为偶数的团簇基态是三重态,n为奇数的团簇基态是单态,而阴离子团簇InC_n~-是n为偶数的团簇基态是单态,n为奇数的团簇基态是三重态,刚好与阳离子团簇相反。增量结合能和能量二阶差分的比较分析得出:这两种团簇的稳定性都随尺寸的增加展现出强烈的奇偶振荡特性,阳离子团簇的稳定性是奇强偶弱;而阴离子的情况刚好相反。电离能IP_(ad)和亲和势EA_(ad)的计算结果也展示出相同的振荡规律。阳离子团簇的磁矩表现出强烈的奇强偶弱的振荡规律,但阴离子团簇的振荡规律刚好相反。两种团簇基态结构的极化率张量的平均值及各向异性不变量都呈现出增大的趋势。     

HMX炸药特性的密度泛函理论

应用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-31G(d)和6-31++G(d)基组水平上对HMX炸药进行了研究,计算得到了中性分子和离子的稳定构型,并确定了分子的电离能。通过对HMX红外振动光谱的理论计算和研究,发现振动光谱主要分布在I(0~1 750 cm-1)和II(3 000~3 250 cm-1)两个区域,且整个红外光谱中振动峰的实际数目远小于简正振动的数目。此外,与中性分子的红外光谱相比,HMX+的谱线强度整体要大于HMX分子的谱线强度,且最强峰和次强峰与中性分子相比出现了明显的红移。     

海洋天然产物Trichodermaxanthone分子光谱的理论研究

文章采用密度泛函理论B3LYP方法,研究了一种来源于海洋黄绿木霉的天然产物trichodermaxanthone。用6-311G基组计算了分子的最稳定构型及其前线轨道分布。在稳定构型的基础上用同样的理论方法和基组计算了该分子的红外振动频率及核磁共振碳谱(~(13)CNMR)。根据红外吸收峰强度将红外光谱分成3个区域,讨论了各区域的振动模式,对理论计算的~(13)C NMR化学位移进行了归属分析,并将理论结果与实验结果相比较,发现二者吻合度很高。     

Ti-Mo合金β结构稳定性及理论强度的第一性原理研究

应用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波法和超晶胞法对Mo含量(原子分数)为6.25%～37.5%的Ti-Mo二元合金的结合能和电子结构进行了计算;通过晶胞拉伸变形过程中单原子结合能随拉伸方向晶格常数的变化曲线计算出了合金成分为Ti15Mo1,Ti14Mo2,Ti13Mo3,Ti12Mo4,Ti11Mo5和Ti10Mo6的Ti-Mo二元合金在单向拉伸状态下的理论强度。研究了Mo元素对增强β钛合金稳定性,提高β钛合金强度的作用及作用机理。结果表明:随着Mo元素含量的增加,Ti-Mo二元合金β相的稳定性和理论强度都有明显提高;态密度的分析表明,Ti,Mo成键作用的加强导致了合金理论强度的提高。     

Cu、Li 含量对Mg、Ag、Zn 复合微合金化铝锂合金力学性能及微观组织的影响

通过18个不同Cu(3.24%~4.16%)、Li(0.94%~1.44%)含量的0.4Mg+0.4Ag+0.4Zn复合微合金化Al-Cu-Li合金,研究总结了T8时效处理时Cu含量及Li含量对铝锂合金强度和微观组织的影响,并采用合金中非固溶Cu、Li原子总分数及Cu/Li原子分数比例阐明了强度及微观组织的影响规律及机理。结果表明:合金中时效强化相包括T1相(Al2Cu Li)、θ'相(Al2Cu)和δ'相(Al3Li)。Cu、Li原子总分数及其比例增加,合金中时效强化相总量及T1相比例大,合金强度较高。而Cu/Li原子分数比例较低,δ'相比例增加,T1相比例下降,合金强度降低。     

稀土元素Ce对NiAl金属间化合物结构及力学性能的影响

基于密度泛函理论的第一原理方法,使用VASP代码包计算分析稀土元素Ce对金属间化合物NiAl结构及力学性能的影响。结果表明:Ce原子在NiAl中优先占据Al位;Ce掺杂后引起NiAl晶胞畸变,晶格常数增大。通过电荷密度图和态密度图分析,Ce与邻近的Ni、Al原子发生相互作用并存在轨道杂化成键。计算弹性常数、弹性模量等物理量,结果表明,Ce使得NiAl的硬度降低,刚性变弱,利用Pugh判据分析得出Ce能够改善NiAl的韧性。随着Ce掺杂浓度的增加,NiAl晶格常数增大的幅度提高,NiAl的韧性越好,但其硬度和刚性降低的幅度也越大。     

压力对有序LixTiS2电子性质的影响

采用基于密度泛函理论的局域密度近似（LDA）,计算了压力对LixTiS2（x=0.0．25,0．5,0．75,1）的晶格结构和电子结构的影响。研究发现,对于同一“含量的LixTiS2,随着压力的增大,LixTiS2的晶格参数有规律的减小,插层化合物中Li的含量越高,材料越难被压缩;在压强等于1GPa左右时各体系的总能量达到最小值。各体系的费米能级随着压力的增大而降低;各原子的电子能态密度产生了漂移,压力还导致了S原子和．Ti原子p-d杂化减弱。“原子和S原子的共价相互作用得到了增强     

一种香豆素并杂环衍生物分子结构及红外光谱的理论研究

基于Gaussian09W软件,采用密度泛函理论（Density Functional Theory,DFT）的B3LYP方法,在6-311G（d）基组水平上优化了一种香豆素3,4-并六元杂环衍生物分子的结构,得到其最稳定构型、分子能量及HOMO、LUMO轨道能量。在优化结构的基础上,用同样的方法计算了该分子的振动频率,频率分析证明了该优化结构为最稳定结构。利用分子的振动频率数据绘制了标题分子的红外光谱图,对其红外光谱峰位进行了归属。     

Ti/Al/Ti_(46)Zr_(26)Cu_(17)Ni_(11)非晶层状复合材料界面相组成

利用DSC对真空甩带法制得的Ti_(46)Zr_(26)Cu_(17)Ni_(11)非晶薄带进行热分析,据此选择在693 K(T_g),753 K(T_g~T_(x1)),813 K(T_(x1))下对非晶合金进行不同时间真空热处理,分析非晶晶化行为,并以Ti_(46)Zr_(26)Cu_(17)Ni_(11)非晶合金、TA2和纯Al为原材料,利用Gleeble-3500热模拟试验机在873 K/10 MPa/8 h下制备层状复合材料,采用SEM、TEM、显微硬度计并结合热力学和元素扩散理论对界面层相组成、析出次序和性能进行研究。结果表明:Ti_(46)Zr_(26)Cu_(17)Ni_(11)非晶玻璃转变温度T_g=720 K,初始晶化温度T_(x1)=788 K;非晶晶化首先生成亚稳相I相,随后进一步析出三元或四元Laves相和Ti Ni相;热压后,纯Al和非晶晶化层间界面由薄层Al_3Ni和晶粒细小结构均匀的Al3(Ti0.6Zr0.4)层组成,界面平直无缺陷,总厚度与纯Ti、纯Al间界面层厚度比约为6.5∶1;Al_3(Ti_(0.6)Zr_(0.4))和Al_3Ti硬度相近,分别为(564.20±10.46)HV和(579.83±15.26)HV,但Al_3(Ti_(0.6)Zr_(0.4))层塑性更好。     

Ti-Al-V-Zr合金的团簇式设计及铸态组织和力学性能

Ti-6Al-4V是目前应用最广泛的钛合金，但其铸态强塑性不足。本研究设计思想基于Ti-6Al-4V合金双团簇成分式α-{[Al-Ti₁₂](AlTi₂)}₁₂+β-{[Al-Ti₁₄](V₂Ti)}₅：首先通过改变β相团簇式个数为2，使合金成分偏向α-Ti，其次增加β相团簇式中V原子个数至3，提高了β-Ti结构单元稳定性，然后用不同个数Zr(x=1、2、3、5)替代β相团簇式中Ti，最后得到了团簇式α-{[Al-Ti₁₂](AlTi2)}₁₅-β-{[AlTi_14-x Zr_x]V₃)}₂，设计了Ti-(6.64～6.82)Al-(2.42～2.35)V-(1.44～7.02)Zr (质量分数/%)合金，采用非自耗真空电弧炉熔炼制备合金铸锭，并用真空铜模吸铸成合金棒材，进而对不同合金样品进行显微组织表征和拉伸测试。结果表明：合...     

几种席夫碱衍生物的二阶非线性光学性质研究

采用密度泛函理论B3LYP方法,在6-31G水平上对10种芳醛缩芳胺类席夫碱衍生物进行几何结构优化,在获得稳定构型的基础上,用TDHF/6-31C方法计算了它们的分子二阶非线性光学系数β值.用室温固相方法合成了其中的6种化合物,并测试了它们的宏观SHG响应.从微观和宏观两个方面研究了芳醛缩芳胺类席夫碱衍生物系列二阶非线性光学材料的性质,探讨了取代基种类、取代位置等有关因素对这类化合物非线性光学性质的影响规律.     

高温非平衡氮组分多温度振动-离解耦合模型

基于多温度模型的基本思想,从惟象角度分析了非平衡状态下双原子分子振动态分布的特征信息。研究了双原子分子在非平衡弛豫过程中振动—离解耦合特点,认为较低和较高振动态首先达到相对独立的准平衡状态,较高振动态的局域离解造成的相对数密度分布密度差将导致各个振动态数密度从新分布;而这一过程也是系统通过V-V传能、T-V传能不断把位于较低振动态的分子通过中间振动态激发到较高振动态,为离解做能量积累的过程。通过对目前较常用的Hammerling假设的修正,用中间振动态数密度分布情况重新定义了双原子分子非平衡态下的振动温度,建立了新的关联振动-平动温度的双原子分子振动态非平衡近似分布模型。通过模拟氮分子非平衡激波加热过程结果表明,本模型较好地预报了氮分子非平衡振动松弛过程中"诱导期"以及平均振动能、振动温度的时间特性。     

一种酚醛树脂模型化合物热解反应的密度泛函理论研究及实验验证

邻-邻位亚甲基桥是酚醛树脂主体结构单元之间的主要链接方式之一。采用Gaussian 09中的密度泛函理论B3LYP/6-311G(d,p)方法,对邻-邻位亚甲基桥型模型化合物邻位双羟苯基甲烷(2BHM)的热解反应机理进行了量子化学理论研究。设计了5种热解反应途径,对每种反应途径的反应物、产物和过渡态的结构进行了能量梯度全优化,并对过渡态进行了IRC验证。计算了各反应途径的标准动力学参数,最后进行了相关实验验证。计算结果表明Path3为2BHM的最优热解路径,对应的产物为苯酚和邻甲酚,所有路径的终产物中均有苯酚,且CO_2要比CO更容易生成。热解实验结果显示热解产物中苯酚含量最高,而CO并未出现。这说明计算结果与实验结果基本一致,同时也表明应用量子化学计算理论研究酚醛树脂的热解机理是一种有效的研究方法。     

过渡金属元素 X（X ＝W，Mo，Cr）对 RuAl合金抗氧化性影响的机理

基于密度泛函理论的第一性原理,通过计算 RuAl 合金氧化物 Al2 O3和 RuO2的氧化能,考察过渡金属元素 X （X ＝W,Mo,、Cr）加入到 RuAl 合金后的占位及对氧化物 Al2 O3和 RuO2的结构稳定性影响。研究表明：经过渡金属元素 X 合金化后,Al2 O3和 RuO2的氧化能均有所增大,增大 Al2 O3氧化能的顺序为：W ＞Mo ＞Cr;增大 RuO2氧化能的顺序为：Mo ＞Cr ＞W,且 RuO2氧化能增大幅度大于 Al2 O3。通过态密度、电荷密度等因素的分析,阐明了 W 对提高 RuAl 抗氧化性能的根本原因是降低了 Al-O 和 Ru-O 的共价键特性,增加了 Al-O 和 Ru-O 的离子键特性;金属元素 X（X ＝W,Mo,Cr）可阻碍 RuAl 金属化合物发生内氧化过程,有利于在 RuAl 表面层的横向方向上形成连续性致密的 Al2 O3氧化层。     

新型轻质隔热、透波Al-B-O 陶瓷的研究进展

Al5BO9、Al4B2O9等Al-B-O体系硼莫来石陶瓷具有低密度、低热导率、宽带隙等优异性能,在飞行器的隔热、透波、热密封等领域具有广泛的应用前景。本文系统介绍了这类新材料的结构、性能和制备方法。在理论计算方面,介绍了基于密度泛函理论的第一性原理计算对Al-B-O体系材料晶体结构、力学和热学性能的预测;实验方面,总结了固相反应、熔盐法、溶胶-凝胶法、热分解法和水热法等制备方法和力学、热学等实验结果,并讨论了该体系化合物的应用现状及未来发展方向。     

纳米Al2O3添加对ZrO2涂层显微结构与性能的影响

以纳米Al2O3,和ZrO2为原料,利用大气等离子喷涂技术(APS)沉积了ZrO2,ZrO2-15%Al2O3,(体积分数,下同)和ZrO2-30%Al2O3三种涂层.运用FESEM,SEM,TEM,XRD和Raman Spectroscopy等分析技术对涂层相组成、显微结构进行了确定.测定了涂层的结合强度、显微硬度等性能.结果表明:Al2O3添加并不改变ZrO2涂层主晶相组成,但主晶相拉曼峰明显展宽.Al2O3颗粒以非晶形式存在于ZrO2颗粒间,有利于ZrO2涂层的增强增韧性能.ZrO2涂层中可观测到团簇颗粒与层状结构组成的双模结构.ZrO2涂层的沉积效率、结合强度与显微硬度可明显提高,有利于ZrO2涂层使用寿命与抗摩擦性能的改善.     

快速凝固/粉末冶金Al-20Si-7.5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe合金的显微组织与力学性能

采用快速凝固/粉末冶金工艺制备Al-20Si-7.5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe合金挤压棒材,通过OM,SEM,TEM,XRD和拉伸试验等手段研究挤压态和T6态合金的显微组织及力学性能。结果表明:挤压态和T6态合金的主要组成相均为α(Al),β(Si),Al3Ni,Al3Ni2,Al7Cu4Ni和Al4Cu2Mg8Si7。挤压态合金中块状Si相平均尺寸约为2.4μm,且带有明显尖角;T6热处理后,块状Si相发生粗化和球化现象,粗化后其平均尺寸约为3.2μm。T6态合金的室温抗拉强度和屈服强度分别为490MPa和415MPa,硬度达到91.3HRB。挤压态和T6态合金的拉伸断口平整,均属脆性断裂,且断口出现由Si相破裂后形成的小平面。