合金价电子结构及合金元素在钢中行为

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1、摘要合金价电子结构及合金元素在钢中的行为摘要：本文利用固体与分子经验电子理论（即余氏理论）的基本理论和计算方法分别对Fe基固溶体，一元合金奥氏体和典型金属晶体作了价电子结构的分析，编制了键距差方法的C++语言程序，实现了对各元素杂阶的扫描计算，通过程序运行得出的各种晶体价电子结构信息，从电子理论的角度研究了固溶体的固溶强化效应、合金元素对奥氏体的相变点Ms的影响和金属发生塑性变形的滑移机制。在研究固溶体的固溶强化时，得出固溶体的强化与溶质原子溶入基体引起结构单元中nA（结构单元中最强键上的共价电子对数）的变化有关，并从电子理论的角度给出了间隙固溶强化效应优于置换固溶

2、强化的微观本质。在合金元素影响奥氏体相变点Ms的电子理论分析中，研究了合金奥氏体结构中各晶胞单元价电子结构的变化以及单元内共价键键能的变化，定义了一个新的参量—判据z来表征合金元素对奥氏体相变点的影响，此判据不仅考虑了单个晶胞价电子结构和共价键键能的变化，还考虑了合金奥氏体中含合金元素晶胞单元的权重，应用此判据来研究合金元素对奥氏体相变点的影响时，发现理论分析与实验结果比较吻合，从而对合金元素影响奥氏体相变点的认识深入到材料价电子结构层次。在研究金属的塑性变形时，以体心立方结构的晶体为例，研究了晶体中密排面与其它面价电子结构的差异，对金属发生塑性变形为什么沿密排面最

3、容易滑移的价电子理论作了初步的探索。显然，以上工作对于进一步较深入地认识工业合金中合金元素的作用、行为及种种合金化效应以及成分—结构—性能之间的关系是有意义的，也可为深层次地认识材料及材料性能预测乃至合金设计提供初步的依据和参考。关键词：价电子结构奥氏体权重固溶强化判据滑移I摘要TheValenceElectronStructuresofAlloyandtheActionoftheAlloyElementsintheSteelAbstract：EmployingtheEmpiricalElectronTheoryofSolidandMolecules(EET),th

4、evalenceelectronstructuresofFe-solidsolutions,alloyingausteniteandmetalcrystalhavebeenanalyzed.C++languageprogramhasbeenfinishedbasedonthe“Bond-LengthDifferenceMethod”whichcanscanalltheelementsused.Throughtheinformationofvariousvalenceelectronstructureunitsobtainedbyrunningtheprogram,t

5、hesolidsolutionstrengtheningofFe-solidsolutions,theeffectoftheelementstotheMsofalloyausteniteandtheslippagemechanismofmetaldistortionhavebeenstudied.WhenstudyingsolutionstrengtheningofFe-solidsolutions,itisconcludedthatsolutionstrengtheningisrelatedwithnAintheunits.Andthemicrocosmicess

6、encewhichstrengtheningeffectofclearancesolid-solutionisstrongerthanpermutationsolid-solutionispresentedusingtheEET.WhendiscussingtheeffectofalloyelementtoMs,thechangeofthevalencestructureandcovalentbondenergyineachunithasbeenstudied.Defininganewparameter—thecriterion“z”isusedtotokenthe

7、effectofalloyelementtoMs,thiscriterionisnotonlyconsideredaboutthechangeofthevalencestructureandcovalentbondenergyinoneunitbutalsotheweightoftheunitincludingMe.WhenapplyingthiscriteriontostudyingtheeffectofalloyelementtoMs,ithasbeenshowedthattheexperimentdataareincorrespondencewiththe