内蒙古自治区自然科学基金(2010Zd21)
- 作品数：14 被引量：18H指数：3
- 相关作者：任元刘学杰张素慧陆峰吴帅更多>>
- 相关机构：内蒙古科技大学北京工业大学更多>>
- 发文基金：内蒙古自治区自然科学基金国家自然科学基金包头市科技计划项目更多>>
- 相关领域：一般工业技术理学金属学及工艺化学工程更多>>
- 阳极氧化铝模板孔间距影响因素的研究进展被引量：3
- 2013年
- 研究阳极氧化铝模板的孔间距与电解液、温度和氧化电压等影响因素的关系现状。指出孔间距受电解液种类和氧化电压的影响最大,而电解液浓度和温度的影响甚微,模板的孔间距随电压的增加而增加。通过调整电解液和氧化电压可制备所需孔间距的模板。制备大孔间距模板可采用磷酸作电解液配以较大的氧化电压。制备孔间距<10nm的模板可采用H2SO4作电解液配以较小的氧化电压,但当电压很低时阳极氧化反应可能无法进行,可以用较高的脉冲电压代替;也可先采用H2SO4和Al2(SO4)3混合液作电解液辅以较小电压或脉冲电压进行氧化。
- 刘学杰李良方任元
- 关键词：电解液温度
- 过渡金属氮化物中单原子固溶和力学性能的第一性原理研究被引量：6
- 2013年
- 基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,计算Si原子在Ti族和V族氮化物中以及B、C和Ge原子在TiN晶体中固溶的稳定结构,讨论置换型和间隙型固溶的低能量稳定结构与晶体间距的关系,研究金属氮化物和固溶原子固溶结构的力学性能.结果表明:Si原子在TiN、ZrN、HfN和TaN晶体中固溶以及Ge原子在TiN晶体中固溶情况为,单原子不进入对应过渡金属氮化物晶体中形成间隙固溶或置换固溶,随着晶体间距离变化单原子可以在晶体之间形成间隙固溶或置换固溶;Si原子在NbN以及B原子在TiN晶体中可以实现间隙固溶,而不能形成置换固溶;Si原子在VN和C原子在TiN晶体中固溶结构形式均为置换固溶.单原子固溶形成低能量置换型固溶体和间隙型固溶体的弹性常数、体模量和剪切模量均低于原过渡金属氮化物的对应值.
- 刘学杰任元
- 关键词：单原子第一性原理力学性能
- Nb–Si–N纳米复合薄膜中界面的结构与力学性能被引量：2
- 2013年
- 为了考察Nb–Si–N纳米复合薄膜中的界面结构形式,采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,计算了单个Si原子在NbN晶体中固溶结构形式,以及Nb–Si–N中由Si原子形成的界面结构形式,并分别考察NbN、Nb–Si–N固溶结构及其界面结构形式的力学性能。计算结果表明:单个Si原子在NbN晶体中可以实现间隙固溶或置换固溶;Nb–Si–N中存在置换型界面与间隙型界面两类结构形式;Nb–Si–N固溶结构及其界面结构形式的弹性常数、体模量和剪切模量均低于NbN晶体的力学性能;较NbN的弹性模量各向异性有明显差异不同,置换型与间隙型界面的弹性模量各向异性并不十分突出,但是置换型与间隙型界面的弹性模量的最大值下降非常明显。
- 任元刘学杰李智
- 关键词：力学性能第一性原理
- 影响阳极氧化铝模板孔间距与孔径的研究进展被引量：1
- 2016年
- 对阳极氧化铝模板孔间距和孔径的因素进行分析,总结了氧化电压、氧化温度、退火预处理,以及稀土元素对其的影响。阳极氧化之前要对铝基底进行退火处理确保能制备出有序结构。实验时在电解液中添加适当的稀土元素,可以减小孔间距和孔径,并且使氧化膜的硬度增加。温度对于阳极氧化铝的制备影响不是很大,但是实验时最好还是在低温下进行。从总结中推出氧化电压是最主要的影响因素,实验中可以通过调节氧化电压来控制孔间距和孔径的大小。
- 刘学杰黄东旭杨金玉任元
- 关键词：退火处理稀土元素
- 单粒子在金刚石(001)表面吸附与迁移的第一性原理计算被引量：1
- 2014年
- 为了探究纳米金刚石复合薄膜中界面相粒子的微观行为,采用第一性原理方法计算了碳、硅单粒子在清洁金刚石(001)表面的吸附作用与迁移行为。包括C、Si粒子在金刚石(001)面四个高对称位置的构型总能和吸附能以及其在金刚石(001)表面的迁移激活能。结果表明:最稳定的构型是沿(001)生长方向沉积粒子与表面层两粒子相接,且C、Si粒子迁移激活能分别为2.824 eV、0.475 eV。两激活能的差异表明:添加Si能显著促进碳粒子的扩散并形成更加致密的纳米金刚石复合薄膜。
- 刘学杰张素慧姜永军任元谭心
- 关键词：纳米金刚石第一性原理
- 基于第一性原理方法研究基团在CVD金刚石薄膜(001)表面上的生长被引量：4
- 2014年
- 采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究CVD金刚石薄膜(001)表面的生长机理。计算清洁金刚石表面和氢(H)终止金刚石表面的构型。考察H原子和活性基团(C,CH,CH2和CH3)在清洁重构金刚石表面及在单层H终止金刚石表面上的吸附演变。结果表明:清洁金刚石表面发生了对称二聚体重构,H原子终止金刚石表面稳定了金刚石结构;基团在金刚石(001)表面吸附演变过程中,H原子起到激活石墨和萃取表面H原子产生活性位的作用;CH2基团比CH3基团能够更好地提高CVD金刚石薄膜的生长率,是薄膜生长过程中最有效基团;CH基团阻碍了薄膜的生长。
- 刘学杰魏怀任元陆峰张素慧银永杰
- 关键词：第一性原理CVD金刚石薄膜基团
- 氮粒子对Ti-Si-N岛构型演变影响的第一性原理计算被引量：1
- 2014年
- 为了研究Ti-Si-N薄膜生长过程中界面的形成,采用第一性原理计算了在TiN(001)表面上3N-2Ti-1Si、4N-1Ti-1Si和4N-2Ti-1Si岛的各构型的总能量和吸附能,并且利用推移弹性带(NEB)的方法计算了各岛构型演变过程中所需的迁移激活能。计算结果表明:Ti粒子在岛内的构型是低能量的稳定结构,这种构型是由SiN相从TiN相中分离出来而形成的;在3N-2Ti-1Si、4N-1Ti-1Si和4N-2Ti-1Si 3种构型的演变方式中,3N-2Ti-1Si构型演变所需的激活能较小,更容易实现构型演变;适量地增加N粒子的沉积比例,可以使岛构型演变所需的激活能减小,促进SiN相与TiN相的分离;当N与Ti的粒子数比例达到3∶2时,界面最容易形成。
- 刘学杰魏怀陆峰吴帅任元银永杰张素慧
- 关键词：激活能第一性原理
- 基于第一性原理研究奥氏体中铌对碳原子迁移行为的影响被引量：1
- 2014年
- 为了从原子层面上了解钢中铌元素对奥氏体转变的作用,采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,计算了在奥氏体和铁素体中铌原子或碳原子分别占据间隙位置或者置换位置几种构型的体系总能量和结合能,由此判断铌及碳的固溶形式。结果表明,在奥氏体中,铌原子只能以置换固溶形式存在,碳原子可以以间隙固溶或者置换固溶的形式存在;在铁素体中,铌原子和碳原子均不能够固溶。进一步计算了在奥氏体中碳原子的迁移扩散能量,考察铌原子的存在对碳原子迁移的影响。在奥氏体中,以置换固溶形式存在的铌原子可导致碳原子的迁移激活能提高和系统能量出现较大波动,正是铌的这个效应使奥氏体向铁素体的转变温度降低,并且造成铁素体晶粒细化。
- 刘学杰高丽魏怀任元
- 关键词：铌微合金钢第一性原理
- 单粒子在TaN(001)表面迁移行为的第一性原理计算
- 2014年
- 通过第一性原理计算对Ta、Si、N单粒子在TaN(001)表面的迁移行为进行了研究,计算了单粒子在TaN(001)表面的吸附能及其沿迁移路径的能量差,由此得到单粒子的迁移激活能。Ta、Si、N单粒子在TaN(001)表面的迁移激活能分别为0.561、1.386、0.940eV,其迁移路径与Ti、Si、N单粒子在TiN(001)表面的迁移路径相似,但迁移要困难一些。
- 刘学杰曾海清赵玲玲任元
- 关键词：第一性原理计算吸附能
- 过渡金属原子固溶在CeO_2中结构与力学性能研究
- 2015年
- 为考察CeO_2及其固溶过渡金属原子后的力学特性,采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,计算了过渡金属(Ti族:Ti、Zr、Hf,V族:V、Nb、Ta)单原子置换固溶在CeO_2中的结构,进而计算CeO_2及其固溶结构的力学特性。计算结果表明,固溶后CeO_2体系力学常数(B、G、E、C11、C12)均有所增加,其中固溶Nb原子后力学性能提高比较明显。但固溶Ti、V原子后C44出现明显下降的现象。Nb原子固溶体的弹性模量明显增大,且各向异性与CeO_2相似无明显差异。较Ti、V、Ta原子在CeO_2中的置换固溶结构的弹性模量各向异性明显不同,Nb、Zr、Hf原子在CeO_2中置换固溶结构的弹性模量各向异性并不突出。通过计算CeO_2的能带和态密度,CeO_2表现非金属性,且能带结构中存在两条带隙。
- 任元刘学杰卞志倩
- 关键词：过渡金属原子力学性能
