FeCoNi的价电子结构分析及物理性能计算.PDF

中国科学 G 辑:物理学 力学 天文学 2009 年 第 39 卷 第 3 期 : 372 ~ 377 SCIENCE IN CHINA PRESS Fe, Co, Ni 的价电子结构分析及物理性能计算 ① ② ③ ① ①②* 吴文霞 , 薛志勇 , 洪兴 , 李岫梅 , 郭永权 ① 钢铁研究总院功能材料研究所, 北京 100081; ② 华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室, 北京 102206; ③ 安泰科技股份有限公司非晶制品分公司, 北京 100081 * 联系人, E-mail: yqguo100@ 收稿日期: 2008-03-11; 接受日期: 2008-06-20 国家高技术研究发展计划资助项目(编号: 2007AA03Z458) 摘要 应用《固体与分子经验电子理论》计算了α-Fe, β-Co 和Ni 的价电子结构, 在此 关键词 基础上, 计算了它们的居里温度、磁矩、结合能和熔点. 计算结果与实验值相符. 根据计 价电子结构 算结果: 这些元素的磁矩只与磁电子相关; 居里温度除与磁电子相关外, 还与磁性原子 居里温度 磁矩 间的距离有关; 结合能随共价电子数的增加而增大, 随磁电子与哑对电子之和的减小而 结合能 增大; 对熔点起主要作用的是最强键上的共价电子对数, 晶格电子项作用微弱, 哑对电 熔点 子起削弱作用, 单个磁电子的作用可忽略. 这些结果表明: α-Fe, β-Co 和Ni 的物理性能与 其价电子结构密切相关, 轨道间价电子的转化将改变这些磁性金属的物理性能. 铁磁性金属元素Fe, Co, Ni 的磁性是整个过渡族 3 I A 8, D (nA ) a 0.2483 nm; 金属合金磁性的基础, 只有清楚了这 3 个纯金属元素 2 的性质才能更好的理解其合金的性质. 本文应用《固 I B 6, D (nB ) a 0.2867 nm. 体与分子经验电子理论》(EET)分析了铁磁性金属元 Co 的晶体结构类型有Mg型和Cu型两种, 其中α-Co为 素Fe, Co, Ni 的价电子结构, 综合计算了它们的居里 Mg型, 是密排六方结构, β-Co为Cu型, 是面心立方结 温度、磁矩、结合能和熔点, 并把计算结果与第一性 构[8,9]. 根据文献[8] 的报道, 这两种相可相互转变, 原理计算得到的结果进行了对比. EET是余瑞璜[1]在 转变条件比较复杂, 与温度和时间有关, 还指出α-Co 研究能带论和Pauling[2] 的价键理论基础上, 通过对周 为不稳定的结构. 文献[9]提到, 无法估计α-Co (hcp 期表中前 6 个周期的 78 个元素和由它们形成的化合 型) 的居里点, 因为在此温度下, 它是不稳定的. 据此, 物和合金的物理、化学性能的研究建立的理论模型, 我们计算的是β-Co(fcc 型) 的价电子结构及其物理性 其主要内容[3~5]包括 4 个基本假设和键距差(BLD)分 能, 其晶格常数a = 0.3545 nm, 实验键距和等同键数 析方法.