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金属氟化物改善MgH_2体系解氢性能的机制: 2010年; 采用基于密度泛函理论的Dmol4.1程序包,通过计算替换Mg、形成Mg空位、体系移走H原子所需能量及电子结构的改变,对金属氟化物改善MgH2体系解氢性能的机制进行探讨。结果发现:形成Mg空位所需能量明显高于Fe、Ti、Zr、V、Ni、Nb、Cr、Cu替代Mg所需能量,与形成Mg空位相比,低温下替代Mg更利于MgH2体系解氢;NiF2、NbF5、ZrF4作为催化剂利于MgH2体系解氢,理论计算的强弱顺序与实验结果一致;NiF2、NbF5、ZrF4金属氟化物改善MgH2体系解氢性能主要在于NiF2中的Ni、NbH中的Nb、ZrH2中的Zr分别替代MgH2中的Mg,加速了化学反应:NiF2+3MgH2=MgF2+Mg2NiH4、2NbF5+5MgH2=5MgF2+2NbH+4H2、ZrF4+2MgH2=2MgF2+ZrH2向右进行,使结构稳定的MgH2发生转变生成了Mg2NiH4、NbH和ZrH2等氢化物。电子态密度的进一步分析结果发现:Ni、Nb、Zr替代MgH2体系中的Mg,使超胞中心原子与其周围第1、2近邻H原子组成的八面体区域,成键的总电子数在费米能级以下按Ni、Ti、Zr的替代顺序增多,表明对应MgH2体系的结构稳定性按Ni、Ti、Zr的替代顺序增强,而解氢按Ni、Ti、Zr的替代顺序在下降,较好解释了NiF2、NbF5、ZrF4利于MgH2体系解氢,理论计算的强弱顺序与实验结果的一致性。; 周惦武刘金水徐少华陈根余; 关键词：密度泛函理论

Sn合金化MgZn_2相及Mg_2Sn相结构稳定性的第一原理研究被引量：18: 2010年; 采用基于密度泛函理论CASTEP和DMol程序软件包,从合金形成热、结合能、热力学性能和电子结构等方面,研究Sn合金化MgZn2相及Mg2Sn相的结构稳定性,探讨Sn合金化改善ZA62镁合金抗蠕变性能的机理。结果表明:当Sn和Al分别置换ZA62镁合金中MgZn2相的Zn(Ⅰ)和Zn(II)原子时,仅Sn与Al置换的MgZn2相中Zn(Ⅰ)原子能形成稳定的MgZn2固溶体结构,而Sn在MgZn2相中的固溶量有限;与合金化形成的固溶体结构相比,其稳定性比未合金化时的弱,而析出的第二相金属间化合物Mg2Sn的结构比MgZn2的更稳定。而不同温度下热力学性能的计算结果表明:合金体系中形成了结构稳定性强的Mg2Sn,其结构稳定性在温度373～473K的范围内并不因温度的升高而消失,仍比MgZn2的高;由于ZA62镁合金体系中形成了高热稳定性的Mg2Sn相,Sn合金化有利于ZA62镁合金抗蠕变性能的提高。电子态密度和Mulliken电子占据数的分析结果表明:与MgZn2、Mg2AlZn3及Mg2SnZn3固溶体相比,热稳定性强的Mg2Sn相形成的主要原因在于Mg2Sn体系中存在强烈的离子键与共价键的共同作用。; 周惦武徐少华张福全彭平刘金水; 关键词：热力学性能第一性原理

Mg-Al-Ca合金系金属间化合物的力学性质与热力学性能第一原理计算被引量：19: 2011年; 采用基于密度泛函理论Castep和Dmol程序软件包,计算了Mg-Al-Ca合金系金属间化合物的力学性质与热力学性能。结果显示：DI3型结构Al4Ca为延性相,C15型结构Al2Ca与C14型结构Mg2Ca为脆性相,C15型结构Al2Ca塑性最差;采用弹性常数计算结果预测的Al2Ca熔点与实验值很接近,误差仅为4.06%;而不同温度下热力学性能的计算结果表明,在298.15~425K温度范围内,Al2Ca的Gibbs自由能最小,对应其相结构的热稳定性最好;而Al4Ca次之,Mg2Ca最差;随着温度的升高,Mg2Ca的Gibbs自由能下降最快,对应结构的热稳定性增强也最快;在525K以上时,Mg2Ca的结构热稳定性最好,其次是Al2Ca,而Al4Ca最差。; 周惦武徐少华张福全彭平刘金水; 关键词：金属间化合物热力学性能

Ni掺杂MgH_2体系解氢性能的机理被引量：4: 2009年; 采用基于密度泛函理论的Dmol4.1程序包,通过计算移走H原子所需能量及几何、电子结构的改变,对Ni掺杂MgH2体系解氢性能的机理进行探讨。结果表明:Ni替代Mg和创造Mg空位对MgH2体系解氢而言,均发挥有益作用,而形成Mg空位所需能量(6.51eV)高于Ni替代Mg所需能量(2.12eV),表明低温下Ni替代Mg对MgH2体系解氢而言更有利,至此NiF2中的Ni替代MgH2中的Mg,有利于加速化学反应NiF2+3MgH2=MgF2+Mg2NiH4向右进行,使结构稳定的MgH2发生转变,生成结构不稳定的Mg2NiH4,这样体系解氢过程不是通过MgH2,而是转变为通过Mg2NiH4进行,因此,Ni掺杂提高了MgH2体系的解氢性能。; 周惦武张健刘金水; 关键词：密度泛函理论

MgH_2-Nb体系解氢能力与电子结构的第一原理计算被引量：1: 2010年; 采用第一原理赝势平面波方法,构建了一个NbH0.6/MgH2相界模型,研究了Nb合金化对MgH2解氢能力与电子结构的影响.结果显示:NbH0.6/MgH2相界的结构稳定性比MgH2相差,表明Nb合金化利于提高MgH2相的解氢能力;Nb对MgH2相解氢能力增强的主要原因在于Nb-H间电子相互作用比Mg-H间强,有利于促进NbH0.6相形核,并且α-Mg在MgH2-Nb体系的NbH0.6/MgH2相界中形核比在MgH2相中容易.; 周惦武张健徐少华彭平刘金水; 关键词：第一原理计算电子结构

A first-principles study on electronic structure and elastic properties of Al_4Sr, Mg_2Sr and Mg_(23)Sr_6 phases被引量：1: 2011年; The electronic structures and mechanical properties of Al4Sr, Mg2Sr and Mg23Sr6 phases were determined by the use of first-principles calculations. The calculated heat of formation and cohesive energy indicate that Al4Sr has the strongest alloying ability as well as the highest structural stability. The elastic parameters were calculated, and then the bulk modulus, shear modulus, elastic modulus and Poisson ratio were derived. The ductility and plasticity were discussed. The results show that Al4Sr and Mg2Sr phases both are ductile, on the contrary, Mg23Sr6 is brittle, and among the three phases, Mg2Sr is a phase with the best plasticity.; 周惦武刘金水彭平

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国家教育部博士点基金(200805321032)