invar合金的电子化学势均衡判据 - 物理学报.pdfVIP

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 63, No. 6 (2014) 068101 Invar合金的电子化学势均衡判据 韩光 孙诚 吴迪 陈伟荣 (大连大学物理科学与技术学院, 大连 116622) ( 2013 年10 月29 日收到; 2013 年11 月21 日收到修改稿) 用二元团簇作为描述Invar 合金的基本结构单元, 运用“团簇共振” 结构模型, 建立起以某一已知二元团 簇与连接原子按 比例连接, 描述Invar 合金的电子化学势均衡判据. 给出了Invar 合金成分的经验分子 式, 即Invar 合金成分=[团簇] (连接原子) . 运用此判据, 解析了部分Invar 合金成分. 发现典型的Invar 合金 实验成分与经验分子式相符合, 说明基于“团簇共振” 模型的Invar 合金的电子化学势判据很好地解释了Invar 合金成分的形成规律. 关键词: Invar 合金, 团簇共振, 连接原子, 电子化学势 PACS: 81.05.–t, 61.05.–a, 61.46.Bc DOI: 10.7498/aps.63.068101 这说明Invar 合金应存在某种明显的结构特征. 因 1 引 言 此, 研究Invar 合金的结构特征与成分之间的关系, 对分析Invar 合金的形成规律有重要意义. 1898 年法国物理学家Guillaume 发现了一种 本文基于已建立的分析金属玻璃成分的“团簇 奇妙的合金, 这种合金在磁性温度, 即居里点附近 共振” 结构模型1519 , 将其应用于Invar 合金的成 热膨胀系数显著减少, 出现所谓反常热膨胀现象, 分分析, 从Invar 合金的合金相出发, 以其第一近 从而可以在室温附近很宽的温度范围内, 获得很小 邻的团簇结构为骨架, 给出一种分析Invar 合金成 12 的甚至接近零的膨胀系数 , 称其为Invar 合金. 分的电子化学势均衡判据, 即Invar 合金成分=[团 Invar 合金自从19 世纪被发现以来, 人们就被 簇] (连接原子) . 它巨大的工业应用潜力和所蕴含的丰富的物理 内容所吸引310 , 特别是作为可控膨胀材料研 2 合金中的团簇结构 究1113 的基础, 使得Invar 合金在种类、性能和应 用等方面都得到了极大的发展. 多年来, 对Invar 很早人们就提出用第一近邻配位多面体团簇 合金形成机理的研究虽已经取得了很多成果, 但提 作为基本结构单元来描述物质的结构2021 . 尽 出的理论模型众说纷纭, Invar 合金的形成机理仍 管合金相种类各异, 但它们含有的最近邻基础团 14 是一个待解决的问题 . 簇结构种类并不多, 例如存在于Al NiZr 相中的 分析Invar 合金的成分, 人们不难发现, Invar CN9-NiZr 和CN11-Ni Zr 团簇; 存在于Al Cu 相