系统合金科学对Au-Cu系中合金相结构和有序-无序转变的研究

应用自主创新的系统合金科学对经典Au-Cu系中合金相结构和有序-无序转变进行研究。从第一原理和实验方法获得两个化合物的生成热和晶格常数中解析出Au和Cu特征原子序列的势能、体积和电子结构。绘制AuCuI、AuCuII、AuCu3I、AuCu3II、Au3CuI和Au3CuII的特征原子占居图，标出格点上特征原子的势能、体积和电子结构及无序合金特征原子浓度分布。解决历史上无法确定长周期反相结构中反相区和界区的厚度，势能，体积和有序度的难题。阐明如何用"特征原子排列模型"克服广为使用的"原子对模型"在阐明Au-Cu系中有序-无序转变时体积性质变化面临的困境。依据"特征晶体相加定律"与配分函数结合获得一整套热力学性质随组元浓度、温度和有序度变化的函数。对AuCu，AuCu3和Au3Cu化合物的有序-无序转变进行更精细的研究，解决历史上因无法引入短程有序相而忽略长程有序-短程有序转变的中间过程。

本研究建立了金属材料系统科学，获得多项研究成果：.1.提出了五个系统科学思维方式哲学命题：①系统结构多样性命题：系统结构的多样性归因于基本结构单元序列的组合和排列；②系统性质多样性命题：一个系统性质的多样性归因于基本结构单元序列载有的性质信息内容和传输方式；③系统整体性命题：复杂系统的整体性归因于结构和性质的多层次性以及它们的相关性；④系统开放性命题：系统开放性是指结构决定性质，性质适应环境，环境改变结构；⑤系统动力学命题：系统不仅具有抵制环境变化保持结构稳定的能力， 而且具有改变结构适应环境变化的机制。.2.提出一个系统科学方法：系统整体可由系统的小部分获得..3.获得7项发现：①合金基因是基本配位原子团序列的中心特征原子序列。②合金基因Gibbs能配分函数可描述合金基因结构和性质信息的传输方式。③ AuCuI( )抵御温度变化保持结构稳定的能力归因于 和 合金基因势阱深度远超过其振动能，这导致实验路径是亚平衡的。④AuCuI( )化合物适应温度变化改变结构的原子移动新机制是合金基因的“共振激活—同步交换”，它导致非均匀亚平衡序列转变。⑤ 存在 和 基因分裂向多种基因分裂的转变的跳变有序度，它导致非预判的所谓“逆反效应”（Retro-Effect），即跳变有序度随温升速度增加而降低。⑥阻碍金属材料科学发展的最主要障碍是研究者们习惯思维。⑦ 推动系统金属材料科学与合金基因工程持续发展的新路径，是由系统科学哲学思维方式和研究方法、系统金属材料科学、具有大数据库的全息合金定位系统和合金基因工程组成。.4.提出5个研究方法：①合金基因分离法；② 等有序度最小Gibbs能路径法；③ 等温最小Gibbs能路径法；④ “实验混合焓路径法”获得了一套亚平衡全息网络路径图。最小Gibbs能杠杆法”，“Gibbs能杠杆 折点法”和“Gibbs能交线法”。