Cu-Ni-Sn合金第一性原理计算及组织性能调控

本书将原理计算与实验相结合，体现了新的材料设计和材料研究方法。

本书通过第一性原理对Cu-Ni-Sn合金固溶体的调幅分解、空位形成能、位错与溶质原子的相互作用以及各类不同结构的析出相进行理论计算与分析，探究了合金在不同状态下的各类组织微观结构的性质及其形成机理。同时以典型的Cu-15Ni-8Sn合金为例，研究了Cu-Ni-Sn合金的动态应变时效（Dynamic Strain Aging，DSA）及其对组织及性能的影响，深入分析了应变与时效的相互影响机理。在此基础上，结合第一性原理计算与实验研究阐述了典型的第四种合金元素对Cu-Ni-Sn合金组织与性能的影响及其机理。本书可供金属材料及计算材料学专业的本科生、研究生及从事相关研究领域的工作者参考使用。

第1章 绪论
1.1 超高强弹性铜合金简介
1.1.1 Cu-Be合金
1.1.2 Cu-Ti合金
1.1.3 Cu-Ni-Si合金
1.1.4 Cu-Ni-Mn合金
1.1.5 Cu-Ni-Al合金
1.2 Cu-Ni-Sn系合金的研究现状
1.2.1 Cu-Ni-Sn合金的分类
1.2.2 Cu-Ni-Sn合金的制备工艺
1.2.3 Cu-Ni-Sn合金的时效组织
1.2.4 Cu-Ni-Sn合金性能的影响因素
1.3 合金的动态应变时效与PLC效应
1.3.1 DSA的宏观特征
1.3.2 DSA的影响因素
1.3.3 DSA对材料组织结构与性能的影响
1.4 Cu-Ni-Sn合金第一性原理研究进展
1.4.1 第一性原理计算简介
1.4.2 第一性原理在铜合金的研究应用
1.4.3 Cu-Ni-Sn合金第一性原理研究展望
第2章 Cu-Ni-Sn固溶体稳定性第一性原理计算
2.1 Cu-Ni-Sn固溶体简介
2.2 固溶体MS计算方法
2.2.1 固溶体模型的搭建
2.2.2 计算参数的设置
2.3 固溶体的形成能与电子结构
2.3.1 固溶体形成能
2.3.2 固溶体的电子结构
2.4 溶质原子的调幅分离能及团簇
2.4.1 Sn的调幅分离能
2.4.2 Ni的调幅分离能
2.4.3 固溶体的体积变化
2.4.4 溶质原子的团簇
2.5 本章小结
第3章 Cu-Ni-Sn固溶体缺陷第一性原理计算
3.1 空位形成能的计算
3.1.1 空位模型的搭建
3.1.2 空位形成能的计算结果与分析
3.2 固溶体扩散激活能的计算
3.2.1 固溶体扩散模型的搭建
3.2.2 空位迁移能与Sn原子迁移能
3.3 位错与溶质原子的交互作用
3.3.1 超胞位错模型的搭建
3.3.2 位错对固溶体溶质原子分布的影响
3.4 本章小结
第4章 （Cu，Ni）3Sn析出相第一性原理计算
4.1 （Cu,Ni）3Sn相的结构类型
4.2 合金相超胞结构设计及计算方法
4.2.1 超胞成分及结构设计
4.2.2 计算参数设置
4.3 合金相结构计算结果与分析
4.3.1 晶体常数的比较
4.3.2 结构优化后形成能比较
4.3.3 电子结构分析
4.3.4 弹性力学性能分析
4.3.5 声子色散及热力学分析
4.4 本章小结
第5章 Cu-15Ni-8Sn在时效温区下的压缩变形研究
5.1 材料制备及其试样表征分析方法
5.1.1 材料制备
5.1.2 试样表征分析方法
5.2 变形特点及组织分析
5.2.1 不同变形条件下的应力-应变曲线
5.2.2 不同变形条件下的合金显微组织
5.3 本章小结
第6章 Cu-15Ni-8Sn的动态应变时效机理研究
6.1 动态应变时效现象及机理
6.1.1 应力-应变曲线分析
6.1.2 DSA激活能计算及机理分析
6.2 动态应变后合金的组织
6.2.1 不同状态试样的金相组织
6.2.2 动态应变时效后合金微观组织的变化
6.3 本章小结
第7章 DSA预处理对Cu-15Ni-8Sn再时效组织与性能的影响
7.1 典型变形条件下的力学行为及其组织性能
7.1.1 应力-应变曲线与变形条件的关系
7.1.2 DSA预处理对合金显微组织的影响
7.1.3 DSA预处理对合金力学性能的影响
7.2 再时效后合金的组织与性能
7.2.1 再时效后的显微组织
7.2.2 再时效后的力学性能
7.3 本章小结
第8章 Cu-Ni-Sn组织与性能的微合金化调控
8.1 Ni3M与Cu3M析出相的第一性原理计算
8.1.1 Ni3M和Cu3M的形成能
8.1.2 Ni3M和Cu3M的力学性能
8.2 Si对Cu-Ni-Sn组织与性能的影响
8.2.1 Si对Cu-15Ni-8Sn合金铸态组织的影响
8.2.2 Si对Cu-15Ni-8Sn合金固溶态组织的影响
8.2.3 Si对Cu-15Ni-8Sn合金时效硬化的影响
8.3 Ti对Cu-Ni-Sn合金组织与性能的影响
8.3.1 Ti对Cu-15Ni-8Sn合金组织的影响
8.3.2 Ti对Cu-15Ni-8Sn合金力学性能的影响
8.4 本章小结
参考文献