难熔金属钽、钼、钨的高温高压状态方程及声速的第一性原理研究

难熔金属的高压熔化曲线在动-静高压实验之间存在巨大争议,而在发生冲击熔化之前是否存在固-固相变是目前的研究热点问题.本文以3种典型难熔金属钽、钼、钨为例,通过第一性原理晶格动力学方法,计算了钽、钼、钨的声子色散曲线.采用准谐近似的方法,获得了Hugoniot状态方程以及Hugoniot声速.对于钽和钨的声速计算表明,其基态体心立方结构在高压下一直保持其稳定性;而钼的晶格动力学计算表明其基态结构的稳定性在高压下消失,而钼的Hugoniot声速在175–275GPa区域内发生了拐折,这一结果证实了冲击波实验中对于钼的声速测量的结果:在210GPa压力附近声速发生间断.     

高压下ε-Fe的磁性和热力学性质

在密度泛函（DFT）理论的框架内,我们利用平面波赝势及准谐德拜模型研究了六角结构铁的磁性,热力学性质和融化曲线.磁性对六角结构铁的影响较大,影响的压力范围从0 GPa到72.9 GPa.利用准谐德拜模型,很好的得到了热胀系数,体模量随压力和温度的关系.计算得到的晶格热容, 熵与德拜温度的数据与实验值符合较好.利用Lindemann熔化定律,得到了六角铁在地核压力范围内的熔化曲线.在地核压力（约330 GPa）下,铁的熔化温度为6160 K.     

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。     

多孔钼的高压声速测量

【目的】获得更多标准材料钼的高压声速数据。【方法】在二级轻气炮上,采用反向撞击结合光分析法对多孔钼的声速进行了测量。【结果】实验获得了较低压强范围内(低于100GPa)的新的声速数据,并利用对称碰撞和非对称碰撞两种不同的方法,获得了多孔钼的冲击绝热线。【结论】钼在低压区并未有相变的发生。
     

过渡金属Mo高压熔化曲线的分子动力学模拟

基于经典的分子动力学模拟,运用嵌入原子势模型,研究了 Mo 的熔化曲线。通过分子动力学模拟得到的热状态方程与早期的实验及第一性原理计算结果相一致,验证了我们采用的 EAM 势的可靠性。单相模拟的结果表明钼在冲击熔化之前并没有固固相变的发生。通过固液共存的两相模拟方法获得了 Mo 的熔化温度数据,利用 Simon 函数拟合得到Mo 的熔化曲线。两相模拟有效的考虑了过热效应,模拟结果证实了动高压实验的结论。