1.内容简介

    这是一本阐述合金元素Cr、 Mo对FeAl金属间化合物强韧性作用机理理论研究的书。
本书系统阐述了基于第一性原理方法，合金元素对B2FeAl和DO3Fe3Al固溶相、FeAl和Fe3Al晶界、FeAl/Fe3Al相界面，以及析出和沉淀相分别对FeAl和Fe3Al的结构稳定性、力学性能和电子结构的影响，得到了不同合金元素对FeAl力学性能的影响趋势以及电子层次的微观机理。
此外，创新性地提出了结合基于量子力学的第一性原理和基于价键理论的固体与分子经验电子理论的方法，既实现了通过力学模量进行比较，又可以量化地表征力学性能的优劣。
    本研究成果从原子层次解释FeAl金属间化合物的脆弱性机理，并揭示合金元素对B2型FeAl相和DO3型Fe3Al相的固溶强化作用机理，为设计新型的FeAlX三元合金提供理论依据，对推进FeAl金属间化合物的产业化进程有重要意义。

2.目录

第1章绪论1
1.1铁铝金属间化合物概述1
1.1.1铁铝金属间化合物晶体结构与性能1
1.1.2铁铝金属间化合物性能4
1.2铁铝金属间化合物强韧化的研究7
1.2.1合金元素的固溶强化及其机理7
1.2.2晶界对强韧性的作用机理9
1.2.3相界面结构以及第二相强化机理13
1.3理论研究现状18
1.3.1基于第一性原理和密度泛函理论的研究18
1.3.2基于固体与分子经验电子理论的研究20
1.4选题依据、主要研究内容和技术路线21
1.4.1课题的提出21
1.4.2技术路线与主要研究内容22
第2章密度泛函理论以及相关软件24
2.1第一性原理与密度泛函理论24
2.1.1绝热近似25
2.1.2HartreeFock方程26
2.1.3HohenbergKohn定理和KohnSham方程27
2.1.4局域密度近似与广义梯度近似28
2.2Materials Studio软件和CASTEP模块30
2.2.1Materials Studio软件30
2.2.2CASTEP模块31
第3章Cr、 Mo对FeAl和Fe3Al电子结构和力学性能的影响33
3.1引言33
3.2计算方法与计算模型33
3.2.1计算方法33
3.2.2晶体结构与模型34
3.2.3物态方程拟合平衡态性质35
3.2.4结合能的计算方法37
3.3B2FeAl的计算结果与分析38
3.3.1Cr、 Mo对结构稳定性的影响38
3.3.2FeAl合金的弹性常数和弹性性能39
3.3.3Cr、 Mo对FeAl态密度的影响43
3.3.4Cr、 Mo对FeAl电子布居数的影响46
3.3.5Cr、 Mo对FeAl电荷密度的影响47
3.4DO3Fe3Al的计算结果与分析48
3.4.1Cr、 Mo在Fe3Al中的占位48
3.4.2Fe3Al合金的弹性常数和弹性性能48
3.4.3Cr、 Mo对Fe3Al态密度的影响52
3.4.4Cr、 Mo对Fe3Al电子布居数的影响54
3.4.5Cr、 Mo对Fe3Al电荷密度影响的分析55
3.5本章小结57
第4章Cr、 Mo对FeAl和Fe3Al的价电子结构和韧性影响的固体与分子
经验电子理论研究59
4.1引言59
4.2固体与分子经验电子理论以及应用系统开发60
4.2.1固体与分子经验电子理论60
4.2.2计算键距差系统的开发66
4.3Cr、 Mo对B2FeAl价电子结构和韧性的影响68
4.3.1B2FeAl的价电子结构69
4.3.2Fe8CrAl7和Fe8MoAl7的价电子结构70
4.3.3分析Cr、 Mo对B2FeAl韧性和共价电子结构的影响71
4.4Cr、 Mo对DO3Fe3Al电子结构和韧性的影响73
4.4.1DO3Fe3Al的价电子结构73
4.4.2Fe12CrAl3和Fe12MoAl3的价电子结构74
4.4.3Cr、 Mo的添加对DO3Fe3Al韧性和共价电子结构的
影响75
4.5本章小结77
第5章点缺陷、Cr和Mo原子对FeAlΣ3(101-)［111］晶界电子结构的影响78
5.1引言78
5.2模型与计算方法80
5.2.1计算模型的建立80
5.2.2计算方法82
5.3FeAlΣ3(101-)晶界的计算结果与分析82
5.3.1空位和合金元素在FeAl晶界的形成能力82
5.3.2空位、Cr和Mo在FeAl晶界的稳定性和最优占位83
5.3.3Cr、 Mo在FeAl晶界的偏析行为84
5.3.4Cr、 Mo对FeAl晶界强韧性的影响85
5.3.5Cr、 Mo对FeAl晶界电子结构影响的分析86
5.3.6Cr、 Mo对FeAl晶界电荷密度影响的分析91
5.4本章小结95
第6章Cr、 Mo在Fe3AlΣ5(012)晶界的稳定性及偏析行为96
6.1引言96
6.2模型与计算方法97
6.2.1计算模型的建立97
6.2.2计算方法98
6.3Fe3AlΣ5 (012)晶界的计算结果与分析98
6.3.1Cr、 Mo在Fe3Al晶界的最优占位98
6.3.2Cr、 Mo在Fe3Al晶界的偏析行为99
6.3.3Cr、 Mo对Fe3Al晶界强韧性的影响100
6.3.4Cr、 Mo对Fe3Al晶界电子结构的影响100
6.3.5Cr、 Mo对Fe3Al晶界电荷密度的影响102
6.4本章小结103
第7章Cr2Al、 Mo与FeAl相界及Fe3Al相界结合和电子结构105
7.1计算方法与结构模型105
7.1.1计算参数105
7.1.2计算模型的建立106
7.1.3相界面结合能的计算方法112
7.1.4相界面断裂功的计算方法112
7.2Cr2Al、 Mo对FeAl相界面影响的计算结果与分析113
7.2.1Cr2Al、 Mo对FeAl相界面结合能和断裂功的影响113
7.2.2Cr2Al、 Mo对FeAl相界面电子结构影响的分析114
7.2.3Cr2Al、 Mo对FeAl相界面电荷密度影响的分析116
7.3Cr2Al、Mo对Fe3Al相界面影响的计算结果与分析117
7.3.1Cr2Al、 Mo对Fe3Al相界面结合能和断裂功的影响117
7.3.2Cr2Al、 Mo对Fe3Al相界面电子结构影响的分析119
7.3.3Cr2Al、 Mo对Fe3Al相界面电荷密度影响的分析122
7.4本章小结123
第8章Cr、 Mo对FeAl/Fe3Al界面结合以及电子结构的影响125
8.1引言125
8.2计算方法与计算模型125
8.2.1计算方法125
8.2.2计算模型125
8.2.3Cr、 Mo在FeAl/Fe3Al界面偏析的模型构建127
8.3计算结果与分析129
8.3.1Cr、 Mo合金化对FeAl/Fe3Al界面结合能的影响129
8.3.2FeAl/Fe3Al、 CrFeAl/Fe3Al以及MoFeAl/Fe3Al界面的
断裂功129
8.3.3Cr、 Mo对FeAl/Fe3Al界面电子结构影响的分析130
8.3.4Cr、 Mo对FeAl/Fe3Al电荷密度的影响134
8.4本章小结135
第9章结论与展望137
9.1结论137
9.2主要创新点139
9.3展望140

参考文献142
图清单159
表清单162
注释表164