铁的相变和热力学性质的第一性原理计算

铁在高温高压下的结构和物理性质对于其在工程技术方面的应用有着非常重要的意义.采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,研究了铁从bcc结构到hcp结构的马氏体相变,并利用准谐德拜模型获得了铁的bcc结构和hcp结构的热力学性质.结果发现:零温下,铁从bcc结构到hcp结构的相变压强为13 GPa,与实验及其他理论符合得很好...     

室温下Fe_(79)Ni_(19)Mn_2合金的压致bcc→hcp相变

采用Mao-Bell型金刚石对顶砧及高压在位粉末X光衍射照相方法,研究了Fe_(79)Ni_(19)Mn_2合金在室温下,0～41.0 GPa压力范围内的压致结构相变和等温压缩行为。实验结果表明,该合金在低压时为bcc结构,在10.6 GPa压力附近出现压致bcc→hcp结构相变。二相共存压力区约12GPa。卸压到常压时,又恢复到bcc结构。用Murnaghan等温固体状态方程对合金的压缩数据进行最小二乘法拟合,得到了bcc相和hcp相的状态方程参量。对hcp相的晶格参数比小于1.633及存在宽范围的二相共存压力区进行了讨论。     

钇在高压下的弹性性质和相稳定性研究

运用密度泛函平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA),对钇的3种结构相(体心立方bcc、面心立方fcc和六角密排堆积hcp)的总能和电子结构进行计算,得到了hcp结构的状态方程、价电子分布情况以及各种相在不同压力下的弹性常数和体模量,结果表明理论计算与实验值吻合得很好,比用局域密度近似(LDA)方法有了很大的改善.此外,还发现hcp相在加压到40GPa时发生相变,fcc是稳定的相.     

镁铝尖晶石高压相变的理论计算

运用密度泛函(DFT)平面波赝势方法(PWP),计算了镁铝尖晶石三种物相的状态方程和热力学生成焓以及在0～50GPa高压范围内的力学性质.研究结果表明:利用状态方程得到的镁铝尖晶石转变为CF相和CT相的相变压强分别为26.79GPa和30.19GPa,与实验值误差分别为+0.79GPa和-11.81GPa;而利用热力学生成焓,在GGA近似下得到的CF相的相变压强为24.52GPa;LDA近似下CT相的相变压强为39.85GPa,与实验值误差为-1.48GPa和-2.15GPa.在对高压下镁铝尖晶石三种相结构的力学稳定性的分析发现,尖晶石相在压力超过30GPa时力学结构变得不稳定,而两个高压相在...     

单晶金属锆结构相变和熔化的分子动力学研究

应用分子动力学模拟了不同结构的单晶锆样品。采用Finnis-Sinclair作用势,通过分子动力学模拟方法Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator,对三种不同结构的单晶金属锆样品进行模拟计算,研究了锆在加温加压下的相变结构。研究结果显示,单晶金属锆在加压到0.2GPa时会由hcp结构(α相)转变成特殊六角结构(ω相);对hcp结构单晶金属锆逐步加温发现,当温度升至1 161K时会由hcp结构(α相)转变成bcc结构(β相),再继续加温到1 569K时,bcc结构的单晶金属锆样品开始熔化,得到的热力学熔点为1 569K与实验值基本吻合。     

分子动力学方法模拟Be高温和高压的状态方程和力学性质

利用分子动力学方法,采用修正镶嵌原子势函数,在两组势参数下模拟Be单晶的等温、等压状态方程.通过径向分布函数,均方根位移随时间的变化分析Be的结构信息.比较两组参数的模拟结果,第一组势参数作用下体系原子间作用较小,较易压缩.两组势参数300K等温压率比较,第二组势参数的模拟结果与实验符合的更好.对于弹性常数,第二组势参数不能考虑温度和压强的影响.用第一组势参数计算Be单晶的弹性常数,根据弹性常数随压强的变化判断材料的低温相变,相变压强为320GPa,与第一性原理计算符合较好;弹性常数随温度增加而减小,与实验结果相符.总体而言,第一组势函数能更全面的反映Be单晶的结构特点.     

利用DV-Xα法研究铁在高压下的物理性质

采用密度泛函理论中原子簇嵌入模式的电荷自洽变分DV-Xα方法(Self-ConsistentofCharge-Discrite Variation-Embedded Cluster Model),对bcc结构用fcc结构的铁在较高压强范围内的物理参量进行了计算,得到了系统的总能随体积变化的关系,以及压强与体积的关系曲线;根据计算结果,作者得到平衡条件下,铁体心结构(bcc)晶格常数为2.75A,面心结构(fcc)晶格常数为3.377A;并推断出体心结构铁在17.75GPa压强下,可能转变成面心结构铁;还将得到的结果与实验结果和其它理论计算结果进行了比较,吻合较好.     

高压下Bi的第一性原理研究

利用晶体结构预测软件USPEX找到了一种Bi的高压稳定相C4,其空间群是： .采用投影缀加平面波方法和广义梯度近似的第一性原理计算,研究了该新结构和Bi 的A7 结构、高压下的单斜结构（Bi-Ⅱ相）、Host-guest 结构（Bi-Ⅲ相）和bcc结构（Bi-Ⅴ相）在不同压强下的压缩行为.拟合出了状态方程,得到各相之间的能量压力关系,进而分析了各相发生相变时的压强.对比发现：常压下C4 结构与bcc 结构的能量非常接近,前者仅仅比后者低10 3 eV/atom.随着压强的升高,发现在50 GPa时C4 结构比bcc结构的能量低10 2eV/atom.运用基于密度泛函微扰理论的赝势平面波方法的ESPRESSO 软件包,计算了C4 结构与bcc 结构在10 GPa压强下的电声耦合常数,从而推算出两者相应的超导转变温度分别是5.8K和7.4K.另外发现两者随着压强的升高而均呈现降低的趋势,在50 GPa时, C4 结构与bcc 结构的分别是1.5 K和1.8 K.     

氧化镉高压物性的第一性原理计算

基于第一性原理平面波赝势密度泛函方法, 研究了CdO的高压结构相变和弹性性质. 计算结果表明, 在零温下CdO从B1 结构到B2 结构的相变压强为90.31 GPa, 这与实验值和其它的理论计算结果符合的很好. 利用准谐德拜模型, 讨论了CdO在0-150GPa范围内下的压缩波速度、平均声速度和德拜温度.     

高压下BeSe相变和热力学性质第一性原理研究

利用密度泛函理论研究了BeSe的相变、晶格动力学和热力学性质.计算得到的晶格常数、体弹模量以及其对压强的一阶偏导与实验值符合较好.焓的计算结果表明在压强为57.68GPa时BeSe会发生从闪锌矿(ZB)结构到砷化镍(NiAs)结构的相变,与实验值56±5GPa较吻合.BeSe的声子色散曲线计算表明零压下ZB结构满足动力学稳定性,而在高压下ZB结构的动力学稳定性将消失.基于准简谐近似方法,还成功预测了BeSe的热容、热膨胀系数和熵随着压强和温度的变化关系.