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.     

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。     

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...     

高压下碳化锆的状态方程和结构相变研究

利用同步辐射X射线衍射方法,研究了金刚石对顶砧中碳化锆(ZrC)的状态方程和结构相变,通过密度泛函理论(DFT)计算了该材料的高压压缩行为.结果表明:ZrC在压强为10.3 GPa时,发生拓扑相变;在压强为13.7 GPa时,相变结束.此外,ZrC立方相的体弹模量为158.6(8.6)GPa,相变后的结构体弹模量为23...     

黑柱石的高压相变及其压缩性研究

利用金刚石压腔(DAC)和原位同步辐射X射线衍射(XRD)技术, 研究天然黑柱石单晶室温下的高压结构稳定性和压缩性, 实验最高压力为39.5 GPa。实验中观察到黑柱石在19.2 GPa 时从斜方晶系α相(空间群Pnam)转变为单斜晶系β相(空间群P2₁/a), 转变过程中晶胞体积没有明显的不连续变化。利用Birch-Murnaghan状态方程, 对黑柱石单胞体积随压力的变化关系(P-V)进行拟合, 得到α相黑柱石状态方程参数为K₀=118(4) GPa, V₀=671.9(5) A³, K₀′=6.6(7); β相黑柱石初始相变压力P_r=19.2 GPa, 状态方程参数为K_r=157(3) GPa, V_r=599.3(6) A³, K_r′=4 (固定)。此外, 确定了α相和β相黑柱石的轴压缩系数, 并从化学组成和晶体结构压缩性各向异性的角度讨论相变机理。     

Mg1-xScx合金理想强度的第一性原理计算

采用第一性原理计算方法研究了Mg_1-xSc_x（0.10c合金bcc[001]和hcp[0001]理想强度随Sc组分的增加显著增加;合金bcc[001]理想强度在Sc组分从15at.%增加至25at.%时增加了25%,而hcp[0001]理想拉伸强度增加8.6%,说明Sc合金化对Mg的bcc相稳定化效果显著。MgSc合金hcp[0001]的理想强度约为bcc[001]的10倍,对应hcp[0001]理想强度的应变约为bcc[001]的3倍,说明hcp相结构稳定性显著强于bcc相。Mg和Sc基态均为hcp结构,Sc合金化对hcp合金理想强度的影响略小。     

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.     

分子动力学模拟高压下铁的相变

采用分子动力学(MD)方法,结合原子间多体势函数,模拟了bcc铁(α-Fe)在高压下向hcp铁(ε-Fe)转变的过程,并与实验数据进行了比较.系统的压强通过计算维里压强获得,并通过Berendsen方法进行调整和改变.还采用相同的原子间势模拟bcc和hcp两种不同结构的铁,对高压下铁相变的机制和相变压强进行直接的计算和模拟,以对采用的原子间势进行更严格的检验和修正.模拟计算得到超高压下(＞15 GPa)两种结构的P-V曲线图以及hcp铁的c/a值等相关结果,都与实验结果有较好的符合.而在较低压下(0～15 GPa)P-V关系中常用的铁的原子间势对bcc铁仍有很好的模拟效果,而对hcp铁则效果不是很理想.因此,铁的原子间势还有待进一步改进.     

冲击-斜波加载下锆的动力学特性

本文基于磁驱动装置CQ-4完成了冲击-斜波加载实验设计,开展了金属锆在不同加载条件下先冲击再斜波压缩新热力学路径下的动力学特性研究.实验结果显示,加载压力峰值约为25 GPa,三个样品的波剖面结构依次为弹塑性转变、冲击波和斜波压缩,当冲击加载压力在相变压力附近约10 GPa时可以获取含有明显相变特征的速度波剖面,而冲击压力在20 GPa时冲击波覆盖相变波,速度波剖面无法观测到10 GPa附近的双波结构.加载压力峰值约为44 GPa,速度波剖面无弹塑性转变和相变特征为单波结构.结合多相状态方程和非平衡相变速率方程对锆的冲击-斜波压缩过程进行了数值模拟,计算与实验结果吻合良好,可以较好地模拟锆的冲击-斜波压缩实验过程.     

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...     

MoO_3高压电输运性能研究

利用DAC原位测量技术,研究了Mo O3电阻率和高压阻抗随压力的变化规律.电阻率在10.6 GPa和20.8 GPa时出现不连续变化,对应着Mo O3由正交相到单斜相(P21/m)再到单斜相(P21/c)的结构相变.压力低于10.6 GPa时,电阻率随着压力的增大而减少;单斜相(P21/m)的电阻率随压力增加而增加;压力高于20.8GPa时,电阻率随压力增加而减小.通过拟合复阻抗谱,得到了晶粒电阻随压力的变化规律.晶粒电阻在10.6GPa出现不连续变化,对应着Mo O3由正交相到单斜相(P21/m)的结构相变.正交相晶粒电阻随着压力的增大而减少.     

氟化锶纳米板的高压相变行为研究

利用原位高压同步辐射X-ray衍射方法对合成的氟化锶纳米板进行高压结构相变研究,发现纳米板在6. 3 GPa和27. 7 GPa发生由立方相到正交相再到六角相的两次结构相变,卸至常压后相变是可逆的.拟合后得到立方相和正交相结构体弹模量分别为85(3) GPa和77(3) GPa.氟化锶纳米板在高压下表现出与体材料相同的相变行为和压缩特性其原因是制备的纳米板存在较多的缺陷,其缺陷的影响与氟化锶体材料中缺陷的影响相同,压力下缺陷处应力较大,导致相变发生.     

Fe-Mn-Si形状记忆合金fcc(γ)→hcp(ε)马氏体相变温度的热力学预报

借助于Fe-Mn-Si合金层错几率Psf的X射线测量,计算了Psf与合金成分的关系,得到Fe-Mn-Si三元系的1/Psf表达式.结合层错形核的热力学模型,经回归得Fe-Mn-Si合金fcc(γ)→hcp(ε)马氏体相变的临界相变驱动力和Psf的关系式,进而得到临界相变驱动力与合金成分的关系.借助Psf建立了成分与相变驱动力之间的关系,结合有关热力学分析计算得到的Fe-Mn-Si合金γ和ε两相Gibbs自由能曲线,预报了Fe-Mn-Si三元系合金的fcc(γ)→hcp(ε)马氏体相变的温度.     

CeN压致结构相变的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理计算研究CeN晶体的压致结构相变.计算结果表明:在55GPa压力下,CeN晶体从氯化钠型晶体结构(B1)转变为氯化铯型晶体结构(B2);压力为0时,B1有力学和热力学稳定结构;压力为55GPa时,B1没有力学和热力学稳定结构.     

LiMn2O4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(LiMn2O4)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)GP...     

TiN在高压下结构稳定性的研究(英文)

本实验利用金刚石压砧和同步辐射X衍射技术对TiN在高压下的行为进行了研究.通过实验获得的数据分析了TiN体积压缩曲线.结果表明:在0-45.4GPa的压力范围内,TiN样品的体积随着压强的增加曲线变化比较平滑,TiN没有发生相变.同时,通过三阶的Birch–Murnaghan状态方程,得出了TiN样品在相应的静水压下的体弹模量为B0=195±4.6GPa,一阶导数B′0固定为4.     

氢氧化钠的高压拉曼散射研究

采用金刚石对顶砧装置,利用原位高压拉曼散射技术对氢氧化钠(NaOH)进行了系统的高压实验研究.实验所达到的最高压力约为40 GPa,测量的波数范围为55～4 000 cm~(-1).在压力研究的范围内,NaOH于0. 9 GPa时发生了一次结构相变,为正交晶体结构(α)到NiAs结构(γ)的转变.压力继续升高至最高压力约40 GPa范围内,再无相变发生.利用MS中的CESTEP模块对NaOH常压相和高压相的拉曼光谱进行了理论计算,并对两种结构的振动模式进行了指认.     

第三组元(Al、Cu)添加对Fe_(83)Ga_(17)合金相结构和磁致伸缩性能的影响

通过非平衡凝固方式制备Fe83Ga17-xMx(x=0、1、2、3;M=Al、Cu)合金,并对合金的相组成及其磁致伸缩性能进行研究.结果表明:合金保持A2(bcc-Fe(Ga))相结构,Al、Cu均固溶于Fe-Ga合金,添加的Al优先存在于Ga-Ga团簇当中,并与Fe形成bcc结构的Fe-Al固溶体;随着添加量的增大,Cu从基体中析出,并在晶界处富集.Al和Cu均对Fe83Ga17合金磁致伸缩性能产生抑制作用,Cu的抑制作用要小于Al.对于Fe83Ga17-xAlx合金,当x=2时,饱和磁致伸缩值达到最大;添加Cu的试样中,当x=2、3时,饱和磁致伸缩值均达到最大.     

高压下Gd“不规则”相变的研究

采用Ｍａｏ－Ｂｅｌ型金刚石对顶砧（ＤＡＣ）及高压在位（ｉｎｓｉｔｕ）粉末Ｘ光衍射照相方法研究了Ｇｄ在０～３７ＧＰａ压力区间内的压致相变和等温压缩行为．实验结果表明：Ｇｄ分别在１２．４８ＧＰａ及２５．６３ＧＰａ发生了由ｈｃｐ→Ｓｍｔｙｐｅ→ｆｃｃ两次结构相变．用Ｍｕｒｎａｇｈａｎ等温状态方程对其压缩数据进行最小二乘法拟合，得到Ｂ０＝（２３．６２±２．１５）ＧＰａ，Ｂ′０＝３．６９±０．３２．本文给出这一压致结构相变模型，初步讨论了这一“不规则”相变的成因．     

多元超合金热力学计算软件系统

本文设计了多元超合金中液相,fcc,bcc和hcp四种溶体相的摩尔自由能及其活度的软件系统,其中包括一个复盖18种元素的二元合金热力学数据库。使用时,用户只要输入合金相的成分,相结构和温度,即可得到所需的计算结果。