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

1、本文在金屬材料系統(tǒng)科學(xué)理論框架下，對(duì)難熔金屬W、Mo、Ta、Nb及其二元合金Ta-W、Nb-Mo、Ta-Mo的價(jià)鍵結(jié)構(gòu)及相穩(wěn)定性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和分析。 應(yīng)用純金屬單原子理論，在單原子自洽法的基礎(chǔ)之上，從“能”和“形”兩個(gè)方面提出確定金屬價(jià)鍵結(jié)構(gòu)的新方法——能形法。以簡(jiǎn)單金屬Al和過(guò)渡金屬Ti與Cu為例詳細(xì)介紹能形法確定價(jià)鍵結(jié)構(gòu)的基本原理和計(jì)算過(guò)程，并與其它確定價(jià)鍵結(jié)構(gòu)方法進(jìn)行比較。能形法克服兩態(tài)雜化和三態(tài)雜化多解的問(wèn)題和基本態(tài)

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

3、溫度的升高，共價(jià)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(duì)線膨脹系數(shù)影響相關(guān)，不過(guò)在固相范圍內(nèi)，溫度的影響不大。隨著溫度的升高，鍵長(zhǎng)增大，單鍵半徑增大，鍵價(jià)降低，鍵能降低；壓力影響價(jià)電子結(jié)構(gòu)的分配，隨著壓力的升高，共價(jià)電子ec(dc，sc，pc)增加，近自由電子ef減少，晶體的共價(jià)性增加，金屬性下降。隨著壓力的升高，鍵長(zhǎng)縮短，單鍵半徑縮短，鍵價(jià)增大，鍵能降低。 利用特征晶體理論對(duì)Ta-W，Nb-Mo

4、和Ta-Mo合金的價(jià)鍵結(jié)構(gòu)和相穩(wěn)定性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和分析。確定無(wú)序bcc結(jié)構(gòu)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(gòu)Ta-W，Nb-Mo和Ta-Mo合金中的特征晶體序列的價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。利用特征原子排布設(shè)計(jì)方法研究了Ta-W，Nb-Mo和Ta-Mo系統(tǒng)中無(wú)序bcc A2和典型結(jié)構(gòu)的有序合金(如bcc B2，DO3 A3B和DO3 AB3)的價(jià)鍵結(jié)構(gòu)隨成分變化的

5、關(guān)系曲線，分析了有序無(wú)序轉(zhuǎn)變價(jià)鍵結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律；當(dāng)無(wú)序的bcc A2相向有序bcc B2、DO3 A3B或DO3 AB3轉(zhuǎn)變時(shí)，其價(jià)鍵結(jié)構(gòu)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(duì)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(jì)熱力學(xué)，研究了Ta-W，Nb-Mo和Ta-Mo系的熱力學(xué)性質(zhì)。合金中液相、無(wú)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(píng)