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面心立方固溶体合金的团簇加连接原子几何模型及典型工业合金成分解析
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TG111.3[金属学及工艺—物理冶金;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]大连理工大学材料与工程学院,大连116024, [2]三明学院机电工程学院,三明365004
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:11174044);福建省教育厅A类项目(批准号:JA12306)资助的课题
中文摘要:

工业合金牌号的成分选择体现了固溶体合金的化学短程有序结构,满足由最近邻两层原子组成的"团簇加连接原子"模型,例如对于置换型面心立方固溶体Cu-Zn,其合金牌号成分可以表述为[Zn-Cu(12)]Zn(1-6)和[Zn-Cu(12)](Cu,Zn)6,其中方括号内为第一近邻配位多面体团簇.基于此,本文赋予团簇式以具体原子结构的含义,对置换型面心立方固溶体结构中团簇的可能存在形式进行了穷尽,得出团簇式所对应的所有"团簇加连接原子"结构单元模型,给出团簇和连接原子之间的比例和空间排列的所有可能,并对Cu-Zn和Cu-Ni合金常用牌号对应的团簇式给出了三维结构模型,进一步验证了前期关于合金团簇式解析的正确性.用这些模型中原子化学序描述合金的成分,赋予团簇式以具体的原子结构意义,为进一步开发新的合金提供了理论依据.

英文摘要:

It was found previously by us that the compositions of industrial alloy specializations are related to the chemical short-range ordering in solid solution alloys,which is in accordance with the cluster-plus-glue-atom model.This model identifies short-range-ordered chemical building units in solid solutions,which the specific alloy compositions rely on.For instance,substitutional-type FCC solid solution alloys are described by cluster-based units formulated as[cluster](glue atom)(1-6),where the bracketed cluster is the nearest-neighbor coordination polyhedral cluster,cuboctahedron in this case,and one-to-six glue atoms occupy the inter-cluster sites at the outer-shell of the cluster.In the present paper,we investigate the atomic configurations of these local units in substitutional-type FCC solid solutions by exhausting all possible cluster packing geometries and relevant cluster formulas.The structural model of stable FCC solid solutions is first reviewed.Then,solute distribution configurations in FCC lattice are analyzed by idealizing the measured chemical short-range orders within the first and second neighborhoods.Two key assumptions are made with regards to the cluster distribution in FCC lattice.First,the clusters are isolated to avoid the short-range orders from extending to longer range ones.Second,the clusters are at most separated by one glue atom to confine the inter-cluster distances.Accordingly,only a few structural unit packing modes are identified.Among them,the configurations with glue atoms 0,1,3,and 6 show good homogeneities which indicate special structural stabilities.Finally,compositions of FCC Cu-Zn(representative of negative enthalpy systems) and Cu-Ni(positive enthalpy ones) industrial alloys are explained by using the structure units of cluster packing and the cluster formulas,expressed as[Zn-Cu(12)]Zn(1-6) and[Zn-Cu(12)](Cu,Zn)6,where the cluster is Zn-centered,shelled with Cu atoms,and glued with one to six Zn or with a mixture of six Cu and Zn.In particul

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876