置换型面心立方固溶体合金团簇球周期共振模型及相关合金成分的研究

A lot of common alloys based on single phase substitutional-type FCC Solid Solution alloys. Excellent properties are the result of appropriate amount of solution, too much solution added to the alloys will cause precipitates and too little can not up to the alloying effect. The key problem is to propose a high stability of structure model. We proposed the spherical periodic resonance model of the two nearest neighbor shell atoms based on short-range ordered structure. This work is based on our previous cluster and glue atom model. We will confirm our proposed model by the static structure of atoms electron number of the cluster formula and the properties of alloys. The key point is to control the manufacture techonology and test the properties of alloys, such as electrical conductivity or corrosion resistance etc. The most important meaning of this project is to propose a new spherical periodic resonance model to perfect and improve the previous model. This project may be design a new promising alloy by using the model and provide a new method for the new alloy design.

很多常用合金基于单相置换型面心立方固溶体结构，为了改善性能需要向溶剂中添加适量的溶质元素，以确保达到最佳的合金化效果的要求。其关键科学问题在于建立决定固溶体的性能的近程有序结构模型。本申请采用第一第二近邻原子结构球周期共振模型，基于前期工作的团簇加连接原子模型，针对置换型面心立方固溶体二元和三元合金，建立合金成分、结构和电子数的关联，通过调整第三组元的含量提高合金的性能，精确控制合金制备的工艺，重点测试合金的导电性和耐蚀性等性能，验证模型的准确性。本项目的意义在于，整体性给出面心立方固溶体合金团簇共振模型，为设计合金提供新的思路；修正现有牌号合金成分，甚至有可能提出新的有价值的合金，实现合金成分的量化设计。

高温相遗留下来的高稳定性结构是合金成分设计的关键。通过该结构中最近邻两壳层原子的相互作用模型计算出来的合金特性的理论值与与实验值基本吻合，这表明该结构对合金性能贡献最大。本报告以Ni基合金为研究对象，结合FCC合金的几何团簇占位模型，并将该Friedel周期模型植入近邻和最近邻原子模型中，通过与球周期模型和合金特殊性能成分点的对比，确定最近邻两壳层模型，再通过Cowley短程有序参数，验证所确定模型的正确性。并用该模型对部分Ni基合金和其他FCC合金的特殊性能点进行了团簇式的解析，定量的解释了低膨胀铁镍因瓦合金，超因瓦合金，不锈因瓦合金的成分。.本报告具体开展的工作包括以下三个方面：.1）利用Friedel球周期模型确定FCC合金的最近邻两壳层原子占位。得出团簇球周期振荡的误差，本研究对确定次近邻原子的个数得出确定的解。.2） 用最近邻两壳层模型对因瓦铁镍合金进行成分解析。铁镍因瓦合金的成分分布在36.5wt%Ni附近，超因瓦合金的成分为4%Co-32%Ni-Fe，不锈因瓦合金的成分为11%Cr-52%Co-Fe等。.3）用最近邻两壳层模型对金铜合金进行成分解析。例如：BAu-1 (37.5Au-62.5Cu，质量百分比)、BAu-2 (80Au-20Cu)、BAu-11 (50Au-50Cu)。