压力下钒发生相变的第一性原理计算

利用投影缀加波方法对金属钒加压至400 GPa左右的结构相变过程进行了第一性原理研究. 计算了相变中的热力学转变压力和失稳转变压力, 并对相变前后的电子性质进行了研究. 结果表明: 钒在低压下为体心立方结构, 随着压力增大转变为菱方结构, 压力继续增大最后又重新转变为体心立方结构. 热力学计算得到的BCC→rhu(α>109.47°)→rhl(α<109.47°)→BCC三次转变压力分别为27,104和310 GPa. 利用剪切弹性常数C44计算得到的2次失稳压力分别为52和255 GPa. 能带计算表明, 在加压过程中高对称点Γ处靠近费米能级的能带由低压下的非电子占据态变为高压下的占据态, 而费米能级以上的电子态密度计算可见明显的s,p-d带间电子迁移现象.     

Ni_2MnIn合金电子结构和微观磁性的第一原理计算

利用基于密度泛函理论的第一原理赝势法,研究了Ni2MnIn合金Heusler结构和四方马氏体结构的晶体结构参数、电子结构及微观磁性特征.通过对能带、各原子轨道磁矩和分波态密度(PDOS)的计算分析,发现二种结构中各原子的原子轨道磁矩、元胞轨道磁矩、元胞体积均变化不明显,两相均具有明显自旋极化现象.计算表明:四方马氏体相变导致Ni2MnIn元胞费米能下降0.495eV;Ni2MnIn结构中,In原子具有弱抗磁性,晶胞磁矩为Mn原子轨道磁矩所主导,约占元胞总轨道磁矩85%,Ni原子轨道磁矩贡献约占元胞总轨道磁矩15%.理论计算结果与其他理论值进行了对比.     

TiH2含量对粉末冶金泡沫铝孔结构的影响

通过对泡沫铝剖面进行数字图像处理和统计分析,研究了粉末冶金法制备泡沫铝时发泡剂质量分数对孔隙率、孔径标准差及大孔面积率等孔结构参数的影响.实验结果表明,过量的TiH2导致大孔增多、孔结构均匀性降低;TiH2过少则使孔隙率降低,成型性较差.TiH2质量分数在0.2%～0.6%之间时,得到的泡沫铝孔隙率为70%～77%,此时大孔缺陷较少,孔结构均匀细密.采用胞壁熔体在毛细力作用下的流动模型,讨论了熔体泡沫合并大孔形成机制.综合考虑孔隙率、孔隙均匀性和TiH2有效利用率等因素,确定了TiH2的最佳添加范围.     

CeO2高压下的结构相变及热力学性质

【目的】研究CeO2在高压下的结构相变及热学性质。【方法】采用第一性原理计算及准谐德拜模型。【结果】发现CeO2由fcc结构到PbCl2结构的相变压强为37.3GPa,并得到了物态方程、热胀系数、热容、Grüneisen参数、德拜温度等。【结论】成功预测了CeO2的相变压,及两种结构在高温高压下的热力学性质。     

形状记忆材料的热力学设计

以新一代溶液模型考察了合金元素对Fe-Mn-Si基合金层错能的影响，并预测了Fe-Mn-Si合金面心立方(fcc)→密排六方(hcp)马氏体的相变温度．应用规则溶液模型计算了含Ce和Y的ZrO2基陶瓷四方(t)→单斜(m)马氏体相变的自由能，结合测得ZrO2基陶瓷的强度，预测了马氏体相变的开始温度．对Ni-Mn-Ga磁驱动记忆合金的磁性转变温度Tc、体心立方至体心正方(bcc→bct)马氏体相变温度Tmart和饱和磁化强度Ms与成分的关系进行了优化，提出了具有较佳综合性能的成分范围．应用热力学方法对Fe-Mn-Si基合金、ZrO2基陶瓷和Ni-Mn-Ga铁磁合金等形状记忆材料作出的成分设计均与实验结果符合较好．     

TiH_2电子结构和导电性的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的全势全电子线性缀加平面波方法,对储氢材料TiH2的电子结构进行了理论分析.计算得到的能带结构和态密度表明该化合物具有金属性的特点,但是Ti—H键有明显的共价键特征.因此可以理解其导电性小于金属Ti,这与实验观测符合得很好.     

LiMn_2O_4的高压结构相变和状态方程研究

在金刚石对顶砧中,利用原位高压同步辐射X射线衍射和密度泛函理论,研究了高锰酸锂(LiMn_2O_4)在高压室温下的结构相变和状态方程.研究结果显示:由立方结构到四方结构的结构相变发生在10.7 GPa,并且四方结构保持到实验的最高压力27.4 GPa.实验数据得出立方结构的体弹模量及其一阶导数分别为102.2(3.6)GPa和13.7(4.7).利用第一性原理计算研究了LiMn_2O_4在高压下的压缩行为,由此得到的立方结构体弹模量为110.0(2.0)GPa,二者结果基本一致,因此,本文的结论是准确且自洽的.     

Fe_2P弹性常数的理论计算

基于密度泛函理论,运用第一原理腰势平面波方法,计算了六方晶系和正交晶系Fe2P的弹性常数,对两种结构Fe2P的形成焓、电子态密度、晶格参数、体弹性模量、剪切模量和泊松比等进行了预测,除体弹性模量外,计算结果与已有的实验和其他计算结果相符.结果表明:六方晶系的Fe2P比正交晶系的Fe2P稳定,两种结构的Fe2P化合物均表现为延性,正交晶系Fe2P的延性比六方晶系的Fe2P的延性要好.     

第一性原理研究TiH_2的结构和热力学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了TiH2原胞体系的晶体结构、电子结构和总能,获得了体系的稳定晶格常数、总体能量与体积的函数关系.并利用准谐德拜模型研究了在不同温度(T=0～1800K)和压力(P=0～140GPa)下TiH2的热力学性质,如弹性模量与压强,热熔与温度,热膨胀系数与温度或压力的变化关系.结果表明:TiH2的晶格常数与实验值符合较好;在一定温度下,相对体积、热熔随着压强的增加而减少,德拜温度、弹性模量随着压强的增加而增加;而定容热容CV随温度升高而升高,高压下温度对TiH2热膨胀系数的影响小于压强对热膨胀系数的影响.     

由色散材料构成的体心立方晶体的光子能带计算

计算了小球排列构成的体心立方结构的光子带隙性质，小球的介电函数可以是极化激元型或等离子型．虽然在通常的介电材料体心立方结构中并不容易形成光子带隙，但在我们考虑的这两类情况中均发现绝对带隙．本中讨论的光子能带结构是由非常有效的矢量波多重散射方法计算，该方法可以精确地处理介电函数在界面附近的突变．     

碱卤晶体中F_2~ 心和F_2心的能级计算

本文以连续模型为基础,用电子有效质量修正来概括反映晶格与连续介质的差别,对氯化钠结构的16种碱卤晶体中的F_2~ 心和F_2心的能级作了系统的计算。所得到的色心吸收跃迁能与已有的实验值符合良好,并且消除了原来存在的F_2心能级颠倒问题。文章第四部分也对计算结果及其在研制色心激光器方面的参考作用进行了初步的讨论。     

电流变液固体的三维结构

本文运用基于多极展开原理的Ｒａｙｌｅｉｇｈ方程，研究电流变液体系中的多极矩相互作用。计算了体心四方、六角密堆积、面心立方三种结构的有效介电常数，通过比较上述三种结构的有效介电常数与其临界体积比的比值，证明了电流变液由液相向固相转化后所形成的基态结构为体心四方。     

Ni3Ta合金的微观组织结构和相变特性

采用光学显微镜、背散射电子图像、X射线衍射、电子探针、差示扫描量热法和透射电子显微镜研究了Ni2Ta合金的微观组织结构和相变特性.结果表明:Ni2Ta合金在经过1 200 C保温4h的热处理后,主要由大量Ni2Ta相和少量Ni2Ta析出相组成,其中Ni2Ta相有单斜和四方两种结构.单斜Ni2Ta相为典型的细小板条状马氏体形状,其板条宽度为0.1～0.3μm,且存在以(001)晶面为孪品面的典型孪品结构.Ni3Ta合金在升温和降温过程中存在单斜Ni2Ta相和四方Ni3Ta相的可逆相变,相变开始温度分别约为310和245℃.另外,在升温过程中还存在单斜Ni3Ta相向正交Ni3Ta相的转变,其相变开始温度约为310℃,但降温过程中并不存在由正交Ni3Ta相到单斜Ni3Ta相的逆转变.     

等变形压加载下单晶铝fcc-bcc相变的分子动力学模拟

采用EAM势,利用分子动力学方法模拟了单晶铝在高速率等变形压加载条件下的fcc-bcc的结构相变.模拟结果表明,在等变形压加载条件下,单晶铝在加压至270GPa左右,体积缩小至0.55 V0时,由面心立方结构转变为体心立方结构.这一结果与第一原理计算的结果大致符合.     

二氮化铂高压结构相变，弹性和热力学性质的第一性原理计算

运用密度泛函理论广义梯度近似方法计算了PtN2在莹石结构（C1）,黄铁矿结构（C2）,白铁矿结构（C18）,CoSb2结构,简单六角结构（SH）,简单四角结构（ST）和层状结构（LS）的结构参数,弹性性质,电子结构和热力学性质。计算了平衡态晶格参数,体模量 和它的一阶导数。计算得到人焓表明,最稳定的结构为C2结构,其他的为亚稳态结构。而在我们研究的压强范围内没有发生相变。C2结构的态密度表明它是一种具有1.5eV带隙的半导体。另外,我们还预测了杨氏模量,泊松比和各向异性因子。弹性常数,体模量,切变模量,横向声速和剪切声速随着压强的增大而单调增大。德拜温度,热膨胀系数和热容随压强增大而增大。     

CuAlSe2在高压下结构、弹性、热学性质的第一性原理计算

本文中我们运用第一性原理平面赝势密度泛函理论,研究了四方晶体CuAlSe2的结构、弹性性质以及热力学性质。首先通过状态方程拟合找到零温零压时的平衡体积、晶格常数、体弹模量B0以及其对压强的一阶导数 。接着分析了相对晶格常数a/a0 、c/c0以及相对体积V/ V0随压强的变化趋势。我们也研究了弹性常数随压强增大的变化趋势,C11、C33、C12、C13随着压强的增大而增大,C44和C66确随着压强的增加保持一个平稳的值基本不变。计算也表明在15GPa以前CuAlSe2的弹性常数都满足力学稳定性,表明在15GPa以前都不发生相变,与实验结果相吻合。在零温零压下我们计算得到的弹性常数和体弹模量和其它理论值实验值都比较符合。然后根据准谐德拜模型,我们分析了热膨胀系数以及比热容随压强和温度的变化关系。最后我们分析了CuAlSe2晶体在零温零压和高压下的态密度图,简单了解了一下电子结构的变化情况。     

Co_3Ti和氢化Co_3Ti的电子结构与总能(英)

采用紧束缚LMTO（TB－LMTO）方法计算了Co3Ti和它的氢化物Co3TiH的电子结构与电子总能．计算得到的晶格常数及体弹性模量与实验符合得很好．Co3Ti吸收H后的能量及体积变化的结果表明Co3Ti的氢化反应很容易发生，这与实验结果也是相符的．     

四方ZrO_2弹性常数、电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似平面波超软赝势法,计算了四方ZrO2的弹性常数、电子结构和光学性质.计算得到的晶格常数和弹性常数均与实验值相符;计算结果表明四方ZrO2的晶体结构是稳定的,四方ZrO2属于间接带隙氧化物,禁带宽度为4.06 eV.经带隙校正后,计算得到四方ZrO2在(100)和(001)方向上的光学线性响应函数随光子能量的变化关系,包括复介电函数、复折射率、反射光谱、吸收光谱、损失函数和光电导谱;计算得到其静态介电常数在(100)和(001)方向上分别为4.83和4.30;折射率分别为2.20和2.07;计算结果表明了四方ZrO2在(100)和(001)方向上具有光学各向异性,这为四方ZrO2的应用提供了理论依据.     

利用Al_2O_3/TiH_2包覆颗粒制备泡沫铝

根据非均相沉淀包裹原理 ,采用铝无机盐溶液制备氧化铝前躯体包覆技术 ,研究了Al2 O3 /TiH2 包覆粉体的制备方法 .通过扫描电镜 (SEM )对Al2 O3 /TiH2 包覆颗粒分析 ,及其释氢性能的测试 ,结果表明 :氧化铝前躯体煅烧后的包覆层均匀、致密的包覆在TiH2 颗粒的表面 ,该包覆层对TiH2 的释氢行为有明显的延迟作用 .应用这种Al2 O3 /TiH2 包覆粉体作制备泡沫金属的发泡剂可显著优化其工艺性能 ,实现可控多孔泡沫金属的生产 .     

四方晶相HfO2电子结构和弹性常数的第一性原理计算

通过基于密度泛函理论(DFT)框架下局域密度近似(LDA)平面波超软赝势法,计算了四方晶相HfO2基态的电子结构和弹性系数矩阵.根据晶体场理论和分子轨道理论分析了四方晶相HfO2的分子轨道成键,其结果与计算得到的态密度图能很好吻合.计算得到四方晶相HfO2的弹性系数C11、C12、C13、C33、C44和C66分别为397.38、256.23、114.92、390.66、52.70和168.90GPa,体积模量为234.73(±5.51)GPa,在[100]和[001]方向上的杨氏模量分别为227.51 GPa和350.26 GPa.计算结果与其他文献值基本相符,这为四方晶相FfO2的实际应用提供了理论依据.