零温物态方程输入参数B0K、B'0K和ρ0K的确定

在对Gruneisen系数高温高压下演化特性不作任何假设的前提下,建立了一种不依赖于等温物态方程具体形式,通过Hugoniot实验数据直接确定0 K零压等温体积模量B0K及其对压力的一阶导数B'0K和初始密度ρ0K等0 K物态方程输入参数的方法.通过与实验和理论数据的分析和比较,表明用这一方法确定的B0K和B'0K不仅合理,而且具有很高的精度,特别是B'0K的精度,要优于目前传统超声实验的测量精度.此外,这一方法所确定的ρ0K不仅在Gruneisen物态方程的框架内与相应的室温零压特性参数相适配,而且与低温热膨胀实验数据所确定的近0 K初始密度ρ0E非常吻合.     

零温物态方程输入参数B_(0K)、B′_(0K)和ρ_(0K)的确定

在对Grüneisen系数高温高压下演化特性不作任何假设的前提下,建立了一种不依赖于等温物态方程具体形式,通过Hugoniot实验数据直接确定0K零压等温体积模量B0K及其对压力的一阶导数B′0K和初始密度ρ0K等0K物态方程输入参数的方法。通过与实验和理论数据的分析和比较,表明用这一方法确定的B0K和B′0K不仅合理,而且具有很高的精度,特别是B′0K的精度,要优于目前传统超声实验的测量精度。此外,这一方法所确定的ρ0K不仅在Gr櫣neisen物态方程的框架内与相应的室温零压特性参数相适配,而且与低温热膨胀实验数据所确定的近0K初始密度ρ0E非常吻合。     

4种等温物态方程适用性的比较研究

 通过分析现有文献,认为4种两参数的物态方程在高压物理研究中较为流行,它们是Vinet、Baonza、Morse和Born-Meyer（BM）方程。将这4种方程用于拟合50种材料的实验压缩数据,得出了零压下压缩模量及其一阶压力导数的优化取值,并计算了4种方程的平均压力误差。结果表明,Morse方程的精度最高,对50种材料的平均拟合误差为0.557 6%;BM方程次之,平均误差为0.615 1%;Vinet和Baonza方程的误差大一些,分别为0.788 9%和0.833 3%。对8种典型材料计算了压力误差随压强变化的曲线,所得结果与平均误差的趋势一致,也是Morse方程的精度最高。在宽广压力范围的高压物态方程研究中,推荐使用Morse方程。     

高压下Al的零温电子结构和物态方程

 用LMTO法（线性Muffin-Tin轨道法），计算了金属铝的超高压电子结构及零温物态方程。Al的压缩比到10，压力达10 TPa。根据第一原理计算结果，在带结构方面，s带总是处于Fermi能以下，随着压力的增加，s、p和d的带宽增加，随后则杂化程度增加，所以s、d轨道的电子占据数连续变化。上述变化对压力的影响也是连续的，换言之，从s→d转变没有理由说明Al在0.5 TPa附近冲击Hugoniot的斜率的拐弯现象。而这一点则是与Altshuler的观点不同。物态方程的第一原理计算结果表明，bcc结构比fcc结构要软，但因差别不很大，即使发生fcc→bcc的转变，也不会引起Hugoniot的质的变化（拐弯）。Al的LMTO物态方程还表明，我们以前所采用的半经验的冷压误差可达30%。为此，根据LMTO结果，给出新的冷压表达式p=∑_i=0⁵a_iδ^i/3，δ=Ω₀/Ω，其中a₀=-7.327 79，a₁=18.754 3，a₂=10.209 7，a₃=-2.523 53，a₄=-4.787 2，a₅=6.065 94，拟合误差小于3%。     

第一性原理对金的高压相变和零温物态方程的计算

在密度泛函理论下，用缀加平面波加局域轨道方法，分别采用广义梯度近似(GGA)和局域密度近似(LDA)对金的面心立方晶格结构(fcc)、体心立方晶格结构(bcc)和六角密堆积结构(hcp)的结构能量进行了计算.在GGA下，计算得出fcc向hcp和hcp向bcc的相变分别发生在380GPa 和1250GPa；而LDA下相变分别发生在490GPa和790GPa.当计算压强达到2TPa时，bcc在这两种近似下仍然保持稳定的结构.根据不同体积下不同结构的电子态密度的特征，对发生相变的物理原因进行了定性的分析，在此基础上得到了金的零温状态方程. 关键词： 缀加平面波方法 固态相变 电子态密度 物态方程