压力对六角密堆结构金属锂弹性的影响

 采用密度泛涵理论第一原理赝势方法,利用应力和应变的关系计算了压力下六角密堆结构金属锂的弹性常数。计算结果显示,C₁₂、C₁₃随着压力的增加而线性增加,而压力对C₄₄和C₆₆的影响并不大。在各个压力点C₃₃值都要比C₁₁的值大,表明金属锂在z方向的硬度要比x、y方向的硬度大。还发现在理论预测的结构相变区域,C₁₁和C₃₃有一个跳跃。通过对压缩波各向异性参数Δp和剪切波各向异性参数Δs₁、Δs₂的计算发现,零压下Δp＝1,并且高压下Δp值也接近1,表明压缩时金属锂表现出各向同性。Δs₁、Δs₂值远离1,并且随着压力的增加这种远离趋势不断增强,表现很强的剪切弹性各向异性。还讨论了压力对Cauchy关系和相对弹性常数的影响。     

压力下替位氢对金属锂能带结构的影响

 利用第一原理的平面波-赝势密度泛函方法,研究了零温下体心立方（bcc）金属锂由于氢的替位掺杂和外界压力的改变所引起的电子结构变化。结果表明：掺杂体系仍然呈金属性,但是由于氢原子俘获了一个金属自由电子,具有了离子属性,使得费米面以下出现了孤立能带和带隙,最低金属价带偏离了自由电子带,形成鞍型带底,其它价带和导带均出现不同程度的简并解除和带型畸变。在压力的作用下,带隙加宽,费米面下的孤立带趋向于一条直线,成为一条能级。     

外部压力下β相奥克托金晶体弹性性质变化的第一性原理研究

基于密度泛函理论,采用投影缀加波方法对不同压力条件下β相奥克托金(β-HMX)的弹性常数进行了计算.计算得到零压条件下β-HMX的体弹性模量为12.7 GPa,剪变模量为4.4 GPa,与实验测量结果接近.对β-HMX弹性常数压力响应的分析表明,随着外部压力增加,晶体的体弹性模量和剪变模量逐渐增加.当外部压力达到7 GPa时晶格开始沿剪应变方向出现不稳定性,与拉曼散射实验结果相符.     

压力对金属铌中氦原子凝聚的影响

 采用零温条件下的赝势-平面波方法和有限温度下的Car-Parrinello分子动力学方法,模拟了不同压力环境下氦原子在金属铌中的行为特征,研究了宿主缺陷和氦泡的形成机制。结果表明,闭电子壳层的氦原子在金属铌中具有刚球模型特征,其占据区域为金属自由电子的禁区,从而破坏铌原子之间的金属性键合。在常温条件下,局域高浓度的氦原子优先凝聚于近邻宿主空位缺陷处,从而形成氦泡;完整晶格中高浓度的氦将促使铌原子易位,形成间隙-空位模式的宿主缺陷,氦原子聚集于空位区域。完整宿主在压力（40 GPa）的作用下,晶格参数减小,铌原子之间的相互作用增强,尽管氦原子的存在削弱了铌原子之间的相互作用,位于格点上的铌原子仍难以借助热振动偏离格点形成空位,因而未能形成间隙-空位对和氦泡。     

高压下固态Kr弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用密度泛函理论中平面波基矢,模守恒赝势结合局域密度近似以及广义梯度近似对固态Kr在高压下的结构以及弹性性质进行了研究, 通过计算发现弹性常数,Debye温度以及声速都随压力的增大而增大,所计算的弹性常数与实验和其他的理论符合的很好. 利用Debye模型得到了固态Kr的热力学性质, 熵随压力的增大而减小,随温度升高而升高;而定容热容C_v,定压热容C_p则随温度升高而升高,而且C_v在达到一定温度时趋于定值,所得的热力学性质和实验值是相符的．最后还预测了固态Kr在高压下的电子结构和光学性质, 计算结果表明随压力的增加固态Kr的前沿能带变窄,光吸收系数增大,吸收峰增宽,电子更容易发生跃迁,固态Kr有可能转化为半导体． 关键词： Kr 第一性原理 弹性常数 光学性质     

铀的弹性、能带结构和光学常数的第一性原理计算

采用密度泛函理论,赝势平面波方法计算了金属铀a相的晶体结构,弹性常数,体模量,电子能带结构和光学常数(折射率n和消光系数k)等.其中,铀的晶格参数,弹性常数和体模量等与实验及其它第一性原理计算结果十分吻合.计算得到了铀的光学常数,与实验结果作了对比并进行了分析说明.     

过渡金属铝化物FeAl和CoAl弹性性质的第一性原理研究

本文通过第一性原理计算(密度泛函理论结合均匀形变方法)得到过渡金属铝化物FeAl和CoAl的二阶和三阶弹性常数,这些弹性常数是通过拟合计算出的能量与应力关系得到的。计算结果和理论数据及实验值符合的很好。接下来本文又研究了FeAl和CoAl在不同压强下的弹性性质。不同压强下的弹性常数Cij,体模量B,剪切模量G,泊松比σ 也成功的得到了。B/G比值和柯西压强 PC 都表明在零压下FeAl和CoAl表现出脆性。在压强小于60GPa的情况下,增大压强可以增强它们的韧性,但它们始终表现为脆性。     

理论研究VTiTaNbAl_x高熵合金的结构与弹性力学性质

实验已证明VTiTaNbAl_x高熵合金(HEAs)为单相固溶体,它采用了体心立方结构.在本文中,我们使用基于密度泛函理论的饼模轨道(EMTO)结合相干势近似(CPA)方法,计算并分析了此高熵合金体系的平衡体性质,弹性常数及多晶弹性模量.结果表明:此系列高熵合金符合单相高熵合金的理论判据,具有较好的内在塑性,等摩尔比的VTiTaNb高熵合金趋于弹性各向同性.随着Al含量的增加,此系列高熵合金的弹性各向异性趋于增大,但对多晶弹性模量几乎没有影响;同时讨论了基于弹性常数计算的德拜温度.     

化学光谱法测定金属锂中6种微量杂质的研究

应用阴离子交换树脂分离锂与待测元素,电感耦合等离子体原子发射光谱法测定金属锂中钙、钴、铁、钼、锡和锌6种微量元素.考察了锂的基体效应,锂与待测元素的分离条件,酸浓度的影响,选择了载气流量和元素的分析线.取样量为1g时,元素的测定范围为20-640μg/g,方法回收率在93.0%-108%之间,相对标准偏差(RSD,n=6)在4.6%-7.2%之间.     

理论研究VTiTaNbAlx高熵合金的结构与弹性力学性质

实验已证明VTiTaNbAlx高熵合金(HEAs)为单相固溶体,它采用了体心立方结构. 在这篇文章中,我们使用基于密度泛函理论的饼模轨道(EMTO)结合相干势近似(CPA)方法,计算并分析了此高熵合金体系的平衡体性质,弹性常数及多晶弹性模量. 结果表明：此系列高熵合金符合单相高熵合金的理论判据,具有较好的内在塑性,等摩尔比的VTiTaNb高熵合金趋于弹性各向同性. 随着Al含量的增加,此系列高熵合金的弹性各向异性趋于增大,但对多晶弹性模量几乎没有影响;同时讨论了基于弹性常数计算的德拜温度.     

Influence of impurity hydrogen on the structure and properties of bulk Li and pressure effects

The structure and properties of a 16-atom body-centered cubic lithium cell with an interstitial hydrogen atom are studied using a pseudopotential-plane-wave method within the density functional theory at 0 K and high pressures. The host lattice is dramatically distorted by the introduction of H. Although the hydrogen atom is stable at the tetragonal site in perfect bcc host lattice, it favors the octahedral site formed by six non-equivalent Li atoms after full relaxation of the cell, showing P4/mmm symmetry within the pressures ranging from 0 to 6 GPa. The lattice ratio (a/c) changes irregularly with external pressure at about 3 GPa. The hydrogen band lies in the bottom of the valence band, separated by a gap from the metallic bands, illustrating the electronegativity of hydrogen. High reflectivity in the low frequency area induced by the impurity hydrogen is observed when only interband transitions are taken account of. A dip in reflectivity due to parallel band transitions is observed at ∼0.4 eV. Another dip at ∼4.3 eV appears when external pressure increases over 4 GPa.     

Influence of alloying elements on the elastic properties of ternary and quaternary nickel-base superalloys

Using new supercells, the influence of the alloying elements Co, Cr, Ta, Re, and Ru on the elastic properties of ternary and quaternary nickel-base superalloys are systematically studied by the first-principles pseudopotential method. The calculated results of the five ternary and three quaternary superalloys suggest that the alloying elements can increase the elastic moduli. Re is found to be most effective in increasing the moduli of ternary alloys. Among the quaternary alloys, the Ni-Al-Re-Ru system has the largest moduli. Our calculated values of the elastic moduli agree very well with the experimental results. The charge density redistribution and partial density of states are calculated for the quaternary system including both Re and Ru. Covalent-like bonding between Re and its nearest neighbor is observed. The hybridization between the Re-d orbital and the host Ni-p, d orbitals are the origin of the modulus strengthening effect.     

Mg8Sn4-xMx结构稳定性与弹性常数的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的CASTEP软件构建Mg₈Sn_4-xM_x(M=Al、Cu;x=0、1或2)晶体结构模型,采用第一性原理计算其晶格常数、结构稳定性和弹性常数,并分析不同量的M原子固溶于Mg₂Sn后体系的电子特性、弹性性能和本征硬度.计算结果表明,M原子能自发固溶于Mg₂Sn相,且所得Mg₈Sn_4-xM_x(x=1或2)晶体结构均可稳定存在;当2个M原子固溶于Mg₂Sn时,使其晶体结构由立方晶系转变为四方晶系.态密度分析表明,M原子固溶后体系原子存在明显轨道杂化现象,表现出较强的共价键,增加M原子固溶量不会改变各原子对态密度的贡献规律,但会提高该原子对电子对态密度的贡献度.弹性性能和本征硬度分析表明：Mg₂Sn中固溶M原子后,体系力学性能仍稳定,增加M原子固溶量,体系硬度逐渐降低,韧塑性不断提高,即M原子固溶量增加能提升体系的...     

The structural,elastic,and electronic properties of Zr_x Nb_(1-x)C alloys from first principle calculations

The structural,elastic,electronic,and thermodynamic properties of Zr x Nb1-x C alloys are investigated using the first principles method based on the density functional theory.The results show that the structural properties of Zr x Nb1-x C alloys vary continuously with the increase of Zr composition.The alloy possesses both the highest shear modulus(215 GPa)and a higher bulk modulus(294 GPa),with a Zr composition of 0.21.Meanwhile,the Zr0.21Nb0.79C alloy shows metallic conductivity based on the analysis of the density of states.In addition,the thermodynamic stability of the designed alloys is estimated using the calculated enthalpy of mixing.     

密度泛函理论研究高温高压下UO2弹性与热力学性能

采用第一性原理与准谐德拜模型研究UO2在高温高压条件下的弹性与热力学性能。UO2在高温高压下仍属离子型晶体,并且弹性性能计算表明,四角方向剪切常数在高温与高压下均保持稳定。高温下弹性常数C44没有明显变化,而高压下C44迅速增大。体积模量、剪切模量与杨氏模量均随压强增加而增大;高温条件下,体积模量、剪切模量与杨氏模量也未出现明显的降低,表明UO2在高温度高压下均可保持良好的力学性能。不同压强下,UO2定容热容均随温度迅速增大,并在1000 K 附近趋近于杜隆-佩蒂特极限。德拜温度则随温度降低,随压强升高。在低于室温条件下,热膨胀系数随温度急剧增加;温度继续增加,系数的增加趋势则逐渐变缓。计算结果还表明,UO2的热膨胀系数在相同条件下,远小于其他核材料。     

高压下MgS的弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(density functional theory)基础上的第一性原理赝势平面波方法, 计算研究了MgS晶体B2构型在不同压强下的几何结构、弹性性质、电子结构和光学性质. 计算结果表明, 在高压作用下, 该结构的导带能级有向高能级移动的趋势, 而价带能级有向低能级移动的趋势. 同时, 对照态密度分布图及高压下能级的移动情况, 分析了MgS B2构型在高压作用下的光学性质, 发现高压作用下, 吸收光谱发生了明显的蓝移.     

First-principles investigation on the structural and elastic properties of cubic-Fe_2 TiAl under high pressures

The structural, elastic, and thermodynamic properties of cubic-Fe 2 TiAl under high temperatures and pressures are investigated by performing ab initio calculation and using the quasi-harmonic Debye model. Some ground state properties such as lattice constant, bulk modulus, pressure derivative of the bulk modulus, and elastic constants are in good agreement with the available experimental results and theoretical data. The thermodynamic properties of Fe 2 TiAl such as thermal expansion coefficient, Debye temperature, and heat capacity in ranges of 0 K-1200 K and 0 GPa-250 GPa are also obtained. The calculation results indicate that the heat capacities at different pressures all increase with temperature increasing and are close to the Dulong-Petit limit at higher temperatures, Debye temperature decreases with temperature increasing, and increases with pressure rising. The cubic-Fe 2 TiAl is stable mechanically under 250 GPa. Moreover, under lower pressure, thermal expansion coefficient rises rapidly with temperature increasing, and the increasing rate becomes slow at higher pressure.     

高压下金属Ba的结构稳定性以及热动力学的第一原理研究

采用第一原理方法计算了高压下金属Ba的三个高压相 Ba-I, Ba-Ⅱ和Ba-V的稳定性及热动力学性质.结果表明, Ba的三个高压相在0 K时在其压力范围内都是动力学和力学稳定的;但随压力增加, Ba-I 和Ba-Ⅱ 的声子谱频率出现异常"软化",而Ba-V则出现"硬化".虽然 Ba-Ⅱ 和 Ba-V 同为六方密堆(hcp)结构,计算表明它们在高压下表现出了不同的弹性各向异性.计算同时发现 Ba-Ⅱ 在更高的压力下仍满足力学稳定条件,但声子谱有虚频存在, 表明动力学失稳是Ba-Ⅱ在压力下向Ba-I!V相转变的原因. 计算和比较了同为六方密堆(hcp)结构的Ba-Ⅱ和Ba-V在高压下的声速、 德拜温度、体模量、剪切模量等力学和热学性质, 展现了金属Ba在压力下的稳定机制和热动力学性质.     

密度泛函理论研究高温高压下UO2弹性与热力学性能

采用第一性原理与准谐德拜模型研究UO2在高温高压条件下的弹性与热力学性能。UO2在高温高压下仍属离子型晶体,并且弹性性能计算表明,四角方向剪切常数在高温与高压下均保持稳定。高温下弹性常数C44没有明显变化,而高压下C44迅速增大。体积模量、剪切模量与杨氏模量均随压强增加而增大;高温条件下,体积模量、剪切模量与杨氏模量也未出现明显的降低,表明UO2在高温度高压下均可保持良好的力学性能。不同压强下,UO2定容热容均随温度迅速增大,并在1000 K 附近趋近于杜隆-佩蒂特极限。德拜温度则随温度降低,随压强升高。在低于室温条件下,热膨胀系数随温度急剧增加;温度继续增加,系数的增加趋势则逐渐变缓。计算结果还表明,UO2的热膨胀系数在相同条件下,远小于其他核材料。