多元合金的电子、原子层次的理论计算及应用PDF电子书下载

绪言 1

1．合金设计的理论方法概述 1

2．多元合金的电子、原子层次理论计算 5

第1篇 电子、原子层次理论计算方法 8

第1章 量子化学从头计算方法 8

1.1 量子化学从头计算方法简介 8

1.2 量子化学从头计算方法的应用 11

1.3 量子化学从头计算方法的局限性 14

第2章 密度泛函理论 18

2.1 第一性原理密度泛函理论 18

2.1.1 Thomas-Fermi模型 18

2.1.2 密度泛函理论 19

2.1.3 基函数和K点 23

2.2 密度泛函理论Xa方法 24

2.3 密度泛函理论离散变分方法（DV-DFT） 26

第3章 赝势方法（量子化学模型势从头计算） 31

3.1 赝势方法简介 31

3.2 第一性原理赝势方法 33

3.3 模守恒赝势 34

第4章 半经验量子化学方法 36

4.1 半经验量子化学方法简介 36

4.2 忽略微分重叠 37

4.2.1 完全忽略微分重叠 37

4.2.2 忽略双原子微分重叠 38

4.3 间略微分重叠 38

4.3.1 INDO法 38

4.3.2 MINDO法 39

第5章 原子间相互作用势 40

5.1 原子间相互作用势简介 40

5.2 半经验原子间相互作用对势 41

5.3 原子间相互作用多体势 42

第6章 分子动力学模拟方法 46

6.1 分子动力学模拟方法简介 46

6.2 有限差分方法 47

6.3 预测—校正方法 50

6.4 等温、等压分子动力学模拟 51

6.5 分子力学方法 52

第2篇 计算技术及模型 54

第7章 最优化算法及曲线拟合 54

7.1 最优化算法 54

7.1.1 最速下降法 54

7.1.2 牛顿法 55

7.1.3 共轭梯度法 56

7.1.4 模拟退火法 56

7.2 最小二乘法及曲线拟合 56

7.3 随机数的产生 58

第8章 电子结构理论计算 60

8.1 量子化学从头计算通用程序 60

8.2 量子化学模型势从头计算通用程序 62

8.3 几种量子化学计算方法的比较 66

第9章 原子层次的计算 69

9.1 量子化学从头计算与原子间相互作用对势结合 69

9.1.1 双原子团簇的平衡距离及结合能 69

9.1.2 双原子团簇L-J对势函数中的参数 70

9.2 密度泛函理论方法计算的结果及拟合对势 75

9.3 原子间相互作用多体势 77

9.3.1 二元合金F-S多体势函数的构建 77

9.3.2 应用F-S势函数计算二元合金的晶体性能 84

第10章 二元合金晶体性能的计算 86

10.1 使用CASTEP建立晶体结构并计算二元合金晶体性能 86

10.1.1 使用CASTEP建立二元合金的晶体结构模型 86

10.1.2 选择CASTEP模式，设置计算参数 88

10.2 二元合金晶体性能的计算 89

10.3 二元合金体弹性模量的第一性原理计算 90

10.3.1 二元合金体弹性模量的计算 90

10.3.2 二元合金体弹性模量计算结果验证 94

10.4 第一性原理赝势方法关于纯金属的晶体性能计算 94

第11章 电子、原子层次计算的结合 96

11.1 从头计算方法与分子动力学的简单结合——MQAB-2003 96

11.2 从头计算方法与半经验原子间相互作用对势相结合研究含B奥氏体 96

11.3 C对合金基体结构的影响 97

11.4 第一性原理赝势方法关于纯金属的晶体性能的计算 99

第3篇 Fe-Cr-Mn-C-B系亚稳奥氏体基耐磨合金的理论计算及其应用 101

第12章 含B多元合金奥氏体的电子、原子层次理论计算 101

12.1 量子化学从头计算方法计算含C、B奥氏体小团簇的电子结构 101

12.2 密度泛函理论方法计算奥氏体合金小团簇 103

12.3 分子动力学方法对铁团簇构型的研究 103

12.4 铁团簇的半经验原子间相互作用对势研究 104

12.5 从头计算方法与半经验原子间相互作用对势相结合研究含B奥氏体 108

第13章 Fe-Cr-Mn-C-B系亚稳奥氏体基耐磨铸造合金的合金设计 109

13.1 亚稳奥氏体基耐磨铸造合金设计方案 109

13.2 硼碳化物体积分数的计算 109

13.2.1 碳化物体积分数的解析计算 109

13.2.2 硼碳化物体积分数和奥氏体基体成分的经验计算 114

第14章 Fe-Cr-Mn-C-B系亚稳奥氏体基耐磨铸造合金的实验研究 116

14.1 Fe-Cr-Mn-C-B系铸造合金的组织结构 116

14.2 Fe-Cr-Mn-C-B系铸造合金摩擦诱发马氏体相变研究 118

14.2.1 摩擦诱发马氏体相变及其应用 118

14.2.2 X-射线衍射分析结果 118

14.2.3 透射电镜研究结果 120

第4篇 Fe-Cr-V-Ni-Si-C系耐磨铸造合金理论计算与应用 125

第15章 Fe-Cr-V-Ni-Si-C系多元合金的原子间相互作用势及其应用 125

15.1 Fe-Cr-V-Ni-Si-C系多元合金的原子间相互作用势 125

15.2 合金元素Ni及C对基体稳定性的影响 127

15.2.1 奥氏体基体 127

15.2.2 马氏体基体 129

15.2.3 基体的稳定性的考察 130

15.3 Fe-Cr-V-Ni-Si-C系多元合金的晶体性能的计算 136

15.4 多元合金团簇构型优化的实现 139

15.4.1 Fe基多元合金的平衡构型 139

15.4.2 平衡构型的程序设计 139

15.5 原子间相互作用势研究Fe-Cr-V-Ni-Si-C系合金的结果 141

第16章 Fe-Cr-V-Ni-Si-C系耐磨铸造合金的合金设计 143

16.1 马氏体／奥氏体基耐磨铸造合金设计方案的提出 143

16.2 合金成分的选择 144

16.3 碳化物体积分数和基体成分的经验计算 145

16.4 合金设计方案 146

第17章 Fe-Cr-V-Ni-Si-C系耐磨铸造合金的实验研究 147

17.1 实验材料及实验方法 147

17.2 铸态组织及结构 148

17.2.1 铸态显微组织 148

17.2.2 铸态相结构分析 151

17.3 回火对残余奥氏体、硬度及耐磨性的影响 154

17.3.1 回火工艺对硬度的影响 154

17.3.2 回火对残余奥氏体的影响 156

17.3.3 回火对耐磨性的影响 158

17.3.4 二次硬化效应的讨论 159

17.4 实验结果与理论计算的比较 160

第5篇 超细碳化物高碳合金钢理论计算与应用 161

第18章 超细碳化物高碳合金钢晶胞的结合能信息及应用 161

18.1 奥氏体晶胞的结合能信息及应用 161

18.1.1 奥氏体计算模型的选择 161

18.1.2 奥氏体的计算结果及讨论 163

18.1.3 电子结构计算Si、Ni对奥氏体的影响 166

18.2 马氏体晶胞的结合能信息及应用 168

18.2.1 马氏体计算模型的选择 168

18.2.2 马氏体的计算结果及讨论 171

18.3 密度泛函理论方法与半经验对势相结合进行合金设计理论计算与应用 173

18.3.1 密度泛函理论方法计算的结果及拟合对势 173

18.3.2 W在奥氏体和马氏体的计算结果及讨论 176

18.4 三种方法探求C、Si和Ni对基体的影响 177

18.4.1 CASTEP软件计算结果与从头计算程序计算结果联合使用 177

18.4.2 CASTEP软件计算结果修正后与从头计算程序计算结果联合使用 183

18.4.3 合金中不含W情况下电子和原子层次探求钢中Si和Ni对基体的影响 190

18.4.4 结合能信息总结出合金中合金元素的作用 194

第19章 超细碳化物高碳合金钢的合金设计 197

19.1 合金设计方案 197

19.2 相平衡热力学计算的应用 198

19.2.1 碳化物转变规律 198

19.2.2 根据计算预测组织、结构、工艺与性能 199

19.3 碳化物体积分数及基体成分的经验计算 201

19.4 结合能信息与屈服强度的联系 204

第20章 多类型超细碳化物高碳合金钢的实验研究 206

20.1 多类型超细碳化物低合金高碳钢DM8 206

20.2 多类型超细碳化物中合金高碳钢DM8A 209

20.3 多类型超细碳化物中合金高碳钢DM8B 211

20.4 多类型超细碳化物高合金高碳钢DM7S 214

20.5 碳化物细化的讨论 216

附录A 由Finnis-Sinclair势函数计算第i个原子受到的作用力 220

附录B 求解FS势参数 224

附录C 多元合金奥氏体晶胞结合能计算公式中各项的具体展开式 227

附录D 多元合金马氏体晶胞结合能计算公式中各项的具体展开式 230

参考文献 234