[00111718]金属材料系统科学基础理论及应用研究

　　合金是具有组织、相和原子三个结构层次的多组元和成分连续可变的复杂系统。长期以来，实验材料科学家、物理化学家和物理学家主要从事合金单一结构层次问题的研究。谢佑卿教授课题组历经25年的研究，对合金量子力学（QMA）、合金统计热力学（STA）、晶体学和金相学进行整合创新，使分立的层次理论沟通，构建了合金系统科学。其主要创新内容是：一个新认识、三种新模型、一个新函数、一个新发现、一项新技术和六条新定律。它们相互关联，组成合金系统科学中最具特色的支柱。 　　合金的最小结构单元不应取晶胞，而应采用基本原子团（BC）。它们由一个中心原子和若干个配位原子组成。正常晶胞和畸变晶胞（化学畸变和几何畸变）均可由基本原子团交迭形成。以这一新的认识为起点，着手构建一个能描绘多组元、多层次、成分连续可变、原子排列起伏多样和基本信息齐全（原子的状态、能量和体积；相的晶格类型、晶格常数、结合能和自由能）的合金系统的理论。 　　提出能很好描绘合金固溶体实际结构的基本原子团交迭（BCO）模型和特征原子排列（CAA）模型，以及具有实际与虚拟双重性的特征晶体混合（CCM）模型。此三种模型彼此关联成为合金量子力学（QMA）和合金统计热力学（STA）沟通的几何图像桥梁。 　　“固体中多原子相互作用（MAI）新势能函数”吸取了自由原子和纯单质的量子理论、晶格振动量子理论、化学建理论和经验势函数理论的精华，使之成为QMA和STA沟通的数理函数桥梁，并由它导出了与原子状态关联的弹性模量和热膨胀系数函数。 　　发现合金中存在有基本原子团（BC）序列。从合金微观结构考查，BC序列应取代晶胞成为相结构中更合理的基本单元。发现与BC序列关联的CA序列和CC序列载有合金的基本信息，如同生物基因序列相似，它们的排列方式决定了合金的结构参数和性质。从而开辟了“合金特征原子序列工程”的研究方向。 　　创建了“合金单原子操作设计新技术”。按照设计的目标要求，运用计算机技术在点阵空间排列特征原子，即可获得稳定相，亚稳相和人为设计相的结构参数和性质，开辟了计算机设计合金的新途径。 　　六条定律分别为合金的原子状态、原子势能、原子体积、晶格常数、结合能和自由能随成分、有序度和温度变化的函数。合金系统的整体特征可用相应的六张图描绘，为“合金信息科学奠定了理论基础”。 　　系列论文发表在《中国科学》、《科学通报》、《金属学报》、《中国有色金属学报》、《PhysicaB》和《ActaMetall.Mater.》等国内外知名刊物上。