【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于合金材料設(shè)計(jì)，尤其涉及一種確定金屬材料合金基因序列和性能的方法。
技術(shù)介紹
1、在合金材料的設(shè)計(jì)和研發(fā)過程中，傳統(tǒng)的炒菜式方法依賴于大量的實(shí)驗(yàn)嘗試和經(jīng)驗(yàn)，這種方法不僅耗時(shí)耗力，而且效率不高。研究發(fā)現(xiàn)，原子的性質(zhì)和排列包括晶體結(jié)構(gòu)和缺陷決定了材料的內(nèi)在性能，因此晶體結(jié)構(gòu)(包括其中的原子)包含著材料性能的信息，該研究傾向于認(rèn)為把原子和他們的排列(包括成分、晶體結(jié)構(gòu)和缺陷)作為材料的“基因”。與生物體中的基因序列相類似，合金基因是以“原子團(tuán)簇”取代“晶胞”作為合金系統(tǒng)中的基本結(jié)構(gòu)單元，其基本結(jié)構(gòu)單元(材料基因)序列攜帶著決定合金結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)鍵信息，合金的性能不僅取決于其組成元素，還與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原子排列密切相關(guān)。然而，如何依據(jù)材料的基本結(jié)構(gòu)單元序列信息，靈活構(gòu)建材料性能與組元成分之間的復(fù)雜關(guān)系，并據(jù)此對材料的性能進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，是目前亟待解決的一個(gè)技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的主要目的在于提供一種確定金屬材料合金基因序列和性能的方法，該方法依據(jù)少量實(shí)驗(yàn)資料，基于系統(tǒng)合金科學(xué)理論，根據(jù)合金基因的濃度和基因序列的信息，采用數(shù)值計(jì)算的方法為基礎(chǔ)計(jì)算合金基因的物理性質(zhì)，從而預(yù)測合金的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。
2、為此，本專利技術(shù)提供的確定金屬材料合金基因序列和性能的方法，包括如下步驟：
3、步驟1、根據(jù)二元合金的組成元素，確定不同的晶格類型，基于系統(tǒng)合金科學(xué)理論構(gòu)建合金體系的基本原子團(tuán)序列、特征原子序列和特征晶體序列；
4、步驟2、通過少量現(xiàn)有實(shí)
5、步驟3、根據(jù)合金系中各種化合物的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，基于雙亞點(diǎn)陣模型，確定各原子在亞點(diǎn)陣的占位信息，推導(dǎo)合金基因濃度的公式，計(jì)算合金基因濃度隨組元成分的變化；
6、步驟4、根據(jù)步驟2所得的合金基因序列基本信息和步驟3所得的合金基因濃度公式，采用基于系統(tǒng)合金科學(xué)框架中的特征性質(zhì)相加定律計(jì)算合金系中合金基因的電子結(jié)構(gòu)、結(jié)合能、晶格常數(shù)等物理性質(zhì)信息；
7、步驟5、根據(jù)確定合金基因序列的物理性質(zhì)信息，構(gòu)建合金基因的全息信息數(shù)據(jù)庫，闡明合金的結(jié)構(gòu)和性能。
8、具體的，當(dāng)金屬材料為l12-al3li金屬間化合物時(shí)，步驟1中基本原子團(tuán)序列包括序列和序列基本原子團(tuán)序列和分別是以為中心原子，最近鄰配位有i個(gè)b原子，(i-i)個(gè)a原子構(gòu)成基本團(tuán)簇，i為配位數(shù)，i可以從0至12變化，特征原子序列包括序列和序列是指合金中具有特定化學(xué)環(huán)境和電子結(jié)構(gòu)的原子，特征晶體序列包括序列和序列是指由這些特征原子組成的與固溶體晶體結(jié)構(gòu)相同的虛擬晶體，其中a，b分別為al和li。
9、具體的，步驟2中實(shí)驗(yàn)資料是指若干化合物或若干無序合金的生成熱和晶格常數(shù)的實(shí)驗(yàn)值,通過分析能量、體積的相互關(guān)聯(lián)作用，從九個(gè)方程中選擇合適的相互作用方程，確定其基因序列的信息，其中初態(tài)特征晶體的性質(zhì)為純金屬本身。
10、具體的，步驟3中各種化合物的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通過pdf-4+2009軟件包或文獻(xiàn)資料獲取；根據(jù)亞點(diǎn)陣模型確定幾種類型的金屬間化合物中各原子在亞點(diǎn)陣的占位信息，對于ab型合金，確定兩個(gè)亞點(diǎn)陣的原子數(shù)比例為1:1；對于a3b型合金，確定兩個(gè)亞點(diǎn)陣的原子數(shù)比例為1:3；對于ab3型合金，確定兩個(gè)亞點(diǎn)陣的原子數(shù)比例為3:1。
11、具體的，當(dāng)金屬材料為l12-al3li金屬間化合物時(shí)，合金基因濃度的推導(dǎo)過程為：
12、
13、其中，分別表示al基因和li基因的濃度，v(1)和v(2)分別為第ⅰ類和第ⅱ類亞點(diǎn)陣的位置分?jǐn)?shù)，分別表示al原子占據(jù)ⅰ和ⅱ亞點(diǎn)陣的概率；分別表示li原子占據(jù)ⅰ和ⅱ亞點(diǎn)陣的概率，v(1)＝3/4,v(2)＝1/4，j從k至g變化，g和k按下式取值：
14、
15、具體的，步驟4中，電子結(jié)構(gòu)由sc，pc，nf組成，其中sc，pc分別表示s和p軌道中的共價(jià)電子數(shù)，nc表示共價(jià)電子數(shù)之和，nf表示自由電子數(shù)之和，nt表示總價(jià)電子數(shù)；a表示晶格常數(shù)，e表示結(jié)合能。
16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：依據(jù)少量實(shí)驗(yàn)資料，采用數(shù)值計(jì)算的方法為基礎(chǔ)從原子和電子層次預(yù)測合金材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，可以任意構(gòu)建各種性能(晶格常數(shù)，結(jié)合能，電子結(jié)構(gòu))與成分的關(guān)系，為合金材料的成分設(shè)計(jì)以及性能優(yōu)化提供科學(xué)的理論指導(dǎo)。
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1.一種確定金屬材料合金基因序列和性能的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟2中實(shí)驗(yàn)資料是指若干化合物或若干無序合金的生成熱和晶格常數(shù)的實(shí)驗(yàn)值，通過分析能量、體積的相互關(guān)聯(lián)作用，從九個(gè)方程中選擇合適的相互作用方程，確定其基因序列的信息，其中初態(tài)特征晶體的性質(zhì)為純金屬本身。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟3中各種化合物的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通過PDF-4+2009軟件包或文獻(xiàn)資料獲取；根據(jù)亞點(diǎn)陣模型確定幾種類型的金屬間化合物中各原子在亞點(diǎn)陣的占位信息，對于AB型合金，確定兩個(gè)亞點(diǎn)陣的原子數(shù)比例為1:1；對于A3B型合金，確定兩個(gè)亞點(diǎn)陣的原子數(shù)比例為1:3；對于AB3型合金，確定兩個(gè)亞點(diǎn)陣的原子數(shù)比例為3:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟4中，電子結(jié)構(gòu)由sc，pc，nf組成，其中sc，pc分別表示s和p軌道中的共價(jià)電子數(shù)，nc表示共價(jià)電子數(shù)之和，nf表示自由電子數(shù)之和，nt表示總價(jià)電子數(shù)；a表示晶格常數(shù)，E表示結(jié)合能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其特征
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：L12-Al3Li合金基因濃度計(jì)算公式為：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種確定金屬材料合金基因序列和性能的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟2中實(shí)驗(yàn)資料是指若干化合物或若干無序合金的生成熱和晶格常數(shù)的實(shí)驗(yàn)值，通過分析能量、體積的相互關(guān)聯(lián)作用，從九個(gè)方程中選擇合適的相互作用方程，確定其基因序列的信息，其中初態(tài)特征晶體的性質(zhì)為純金屬本身。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟3中各種化合物的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通過pdf-4+2009軟件包或文獻(xiàn)資料獲取；根據(jù)亞點(diǎn)陣模型確定幾種類型的金屬間化合物中各原子在亞點(diǎn)陣的占位信息，對于ab型合金，確定兩個(gè)亞點(diǎn)陣的原子數(shù)比例為1:1；對于a3b型合金，確定兩個(gè)亞點(diǎn)陣的原子數(shù)比例為1:3；對于ab3型合金，確定兩個(gè)亞點(diǎn)陣的原子數(shù)比例為3:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李小波，歐明玉，馬金寧，穴慶洋，
申請(專利權(quán))人：湘潭大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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