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以第一性原理研究CaCO3的表面能与电子结构

材料科学与工程学报 doi:10.14136/j.cnki.issn 1673-2812.2015.06.017

采用第一性原理方法和slab模型研究了方解石型CaCO3(10～10)和(0001)晶面的表面能、表面驰豫与电子结构.结果表明(0001)面因较高的表面能而更不稳定,易与其它物质反应且具有较快的生长速度.(10-10)晶面因表面能低而生长缓慢,容易暴露.弛豫后(10-10)表面的Ca、C原子向内收缩而O原子却略微向外扩张,CO32-集团发生转动使结构更稳定.(0001)表面的Ca原子以及第二层的C、O原子均向内收缩并且原子弛豫程度比(10-10)面大.计算的DOS表明:与CaCO3体相约5.0eV的带隙相比,表面结构的带隙略微减少,而(0001)表面减少更多.虽然表面C原子与O原子由于强烈的DOS交叠形成典型的共价键,而Ca-O键则相对较弱,(0001)表面结构的C-O和Ca-O键相对更弱,且表面稳定性主要与O-p电子有关.电荷密度表明(0001)面内的C原子与周围3个O原子之间存在强烈的C-O共价键而组成三角形状的CO32-集团,其键能远大于Ca-O键.(10-10)表面模型的C-O和Ca-O键均比(0001)面强,并且表面的电荷密度也高于(0001)面,因而更稳定.

关键词: CaCO3 , 表面能 , 表面驰豫 , 电子结构 , 第一性原理

γ—TiAl单晶中(1/2)〈110]位错的行为

吴东海 , 胡赓祥 , 乾晴行 , 山口正治

金属学报

[021]取向的γ—TiAl单晶（Ti—56％Al,原子分数）在－196－1000℃温度范围内压缩变形时主要形变方式为｛111｝（110］普通位错的滑移低温时，（1／2）（110］普通位错大多沿螺型及60°交角两种方向排列，井倾向于成组出现；而在反常屈服温度区域内，（1／2）（110］普通位错大多平行于其螺型方向，且形成许多位错拐点，其数目随温度的升高而增加；在反常屈服峰温以上，普通位错不具有特殊的方向性，且倾向于通过攀移向其它滑移面运动

关键词: γ—TiAl , ordinary dislocation , cusp , anomalous yield behavior , null

TiAl单晶中〈011]超点阵位错滑移的临界分切应力（CRSS）与晶体取向的关系

吴东海 , 胡赓祥 , 乾晴行 , 山口正治

金属学报

γ－ＴｉＡｌ单晶中, 〈０１１」超点阵位错的运动方向同晶体取向有关, 当沿极射投影图００１－１１０－０１０单位三角形的００１－１１１－０２１区域中的取向变形时, ＳＩＳＦ偏位错为领先位错；而沿三角形中其科区域中的取向变形时, ＡＰＢ偏位错为领域先位错. 在反常温度区域中, 前者的ＣＲＳＳ较高, 形变的热激活焓也较高, 〈０１１」超点阵位错的脱钉过程更为困难, 造成ＣＲＳＳ反常上升的速率较快.

关键词: γ－TiAl单晶 , null

γ-TiAl单晶在不同温度的形变特性

吴东海 , 胡赓祥 , 乾晴行 , 山口正治

金属学报

在-196-1100℃温度范围内，利用压缩试验研究了γ-TiAl单晶（Al的原子分数为56％）在[001]，[152]，[021]，[233],[191]，[251]，[110]七个晶体取向上的塑性变形行为、它们的屈服强度-温度关系曲线都可分成三个部分：-196-600℃屈服强度随温度的升高先是快速下降，达到室温附近以后基本保持不变；600℃以上，屈服强度随温度的升高而反常升高，随晶体取向的不同在700-1000℃之间达到峰值；峰温以上，屈服强度随温度的升高又呈现快速下降的趋势峰温以下仅[021]取向的形变方式为｛111｝＜110]普通位错滑移，其余皆为｛111｝＜101]超点阵位错滑移。峰温以上．形变方式为：｛111｝＜112]孪生变形、｛111｝＜112]超点阵位错滑移、或普通位错滑移，普通位错的滑移面随晶体取向的不同可以是｛111｝，｛110｝或（001）面

关键词: γ-TiAl单晶 , crystal orientation , critical resolved shear stress , anomalous yield behavior