硅酸镁钙钛矿弹性及热力学特性的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理计算,结合准谐德拜模型研究了高压下硅酸镁钙钛矿的弹性及热力学特性. 计算得到的物态方程数据、热容、热膨胀系数等在宽广的温度和压力范围与实验结果及其他理论计算结果吻合. 根据有限应变理论计算了硅酸镁钙钛矿的弹性常数,并讨论了杨氏模量、泊松比、德拜温度、晶体各向异性随压力的变化.     

金属铍热力学性质的理论研究

使用第一性原理方法结合平均场模型研究了压力从0到150GPa、温度从0到1500K，金属铍六角密排结构(hcp)的热力学性质，包括铍的常态性质，等温高压物态方程，以及常压下平衡体积、体弹模量随温度的变化，Hugoniot曲线等.0K物态方程由广义梯度近似下的密度泛函理论计算，粒子热运动的贡献由平均场模型计算.由于铍的Debye温度比较高，计算自由能时考虑了零点振动能修正.计算结果与已有的静力学和冲击波实验数据符合得非常好. 关键词： 热力学性质 物态方程 第一原理计算     

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《高压物理学报》是我国高压物理领域唯一的专业性学术刊物。征稿内容为:动态及静态高压技术,人工合成新材料,高温高压下材料的力学、光、电、磁等特性以及物质微观结构的研究,动态及静态高压研究中的测试技术,高温高压下的相变,高温高压物态方程,高压地学,材料动态断裂,冲击和爆轰现象等。     

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正《高压物理学报》是我国高压物理领域唯一的专业性学术刊物。征稿内容为:动态及静态高压技术,人工合成新材料,高温高压下材料的力学、光、电、磁等特性以及物质微观结构的研究,动态及静态高压研究中的测试技术,高温高压下的相变,高温高压物态方程,高压地学,材料动态断裂,冲击和爆轰现象     

发刊词

经过一年多的筹备,《高压物理学报》终于问世了。 一般地说,高压物理是研究高压力作用下物质性态的一门学科。它研究的对象,往往涉及许多其他学科中的基础物理和技术问题:如天体物理中的天体演化过程;材料科学中的人工合成超硬材料和功能材料;地球物理中的地球内部构造和陨石成坑;军事科学中的武器物理及破坏效应;固体物理中的物态方程和相变;爆炸力学中的爆炸加工和冲击波改性等等。     

六角相B-C-N化合物的高压相变研究

采用原位高压同步辐射能散X射线衍射和金刚石压砧技术,实验研究了新型超硬材料六角相B0.47C0.23N0.30的高压相变及物理特性,压力范围为1.4～30 GPa.实验结果表明,六角相B..47C0.23N0.30在14.9 GPa压力下发生了相变,形成的新相为六方纤锌矿结构.计算得到了具有六方纤锌矿结构的B0.47C...     

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高压下ReN2的弹性性质

超硬材料在工业上具有广泛的应用前景,如切割器具、研磨材料及耐磨涂层等。作为5d过渡金属双氮化合物之一的ReN_2由共价键、离子键及金属键混合而成,因而具有诸多如高硬度、高熔点、耐腐蚀等优异的物理性质,进而具有潜在的研究价值。采用密度泛函理论中的平面波赝势法计算了零温零压下C2/m-ReN_2的结构性质,并首次研究了高压下C2/m-ReN_2的力学结构稳定性及弹性性质。研究得出了C2/m-ReN_2的弹性常数、弹性模量、德拜温度、声速随压强的变化关系,除个别弹性常数,这些物理量皆随压强的增加而增加。还预测了C2/m-ReN_2的韧脆性,并估算了C2/m-ReN_2的维氏硬度。     

第一性原理计算航天新材料金属锆的压缩行为

在密度泛函理论的基础上,运用局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)两种方法,并通过第一性原理等方法对锆晶体在0到50GPa下的物理性质进行了深入、系统的研究。结果表明,相比于广义梯度近似的计算结果而言,局域密度近似的计算结果和实验值更接近,但两者相差不是很大。并通过经典方法对锆晶体模拟计算了高压下的结构性质,得到的结果表明,在讨论的压强范围内,晶格参数与晶胞体积发生了非线性的变化,然而晶胞能量却随压强线性变化。通过对其相应的弹性性质的分析,发现随着压强的增大,锆晶体获得较好的延展性以及力学的稳定性。同时还得到了关于金属锆的能带结构特性及其光学性质,证实压强的改变对金属锆电子性质不会带来太大影响。     

超硬立方BC2N材料与金刚石的比较

摘要最近有实验称成功合成超硬立方BC2N材料，其硬度仅次于金刚石．文章采用第一性原理计算方法，研究立方BC2N晶体材料的理想强度．计算结果显示，虽然立方BC2N晶体具有很大的弹性系数，但材料中化学成分的各向异性和原子键特性随外加应力变化的非线性性质限制了立方BC2N晶体的强度．最硬的立方BC2N晶体结构的硬度应低于立方BN，后者为目前已知的第二硬材料．实验中观测到的立方BC2N材料的超硬特性应源自材料中的纳米颗粒效应．制备立方BC2N纳米复合材料将是合成新型超硬材料的新方法．     

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统计自洽场INFERNO模型在金雨贡纽计算中的应用

以Liberman的统计自洽场INFERNO模型为基础,通过自洽求解每个温度密度点的统计自洽场Dirac方程,获得了金在宽广的温度与密度范围内的物态方程,其中包括以维里定理为基础的冷能、冷压计算,以及在宽广的温度与密度范围内的电子热能、热压计算。对离子热运动部分,采用简单的自由体积模型给出其热能及热压。在物态方程的基础上,又计算了金的理论雨贡纽,得到了与实验符合得比较好的结果。研究结果表明,INFERNO模型可用于物质在宽广的温度与密度范围内的物态方程计算。     

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