本文關(guān)鍵詞：鈀銅合金關(guān)鍵性能的第一性原理計算，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鈀銅合金是一種理想的氫分離材料,憑借其良好的選擇、滲透氫原子的能力以及不錯的機械性能和熱穩(wěn)定性而廣受關(guān)注。與純鈀膜相比,含銅量為3的鈀銅合金擁有最佳的氫滲透性,對有害氣體的抗性也明顯提高,同時它還顯示了更突出的力學(xué)性能,有效工作溫度范圍也更廣。在成本上鈀銅合金比純鈀膜更低廉,有助于鈀基膜反應(yīng)器在工業(yè)上推廣應(yīng)用。氫分離過程是在高溫下進行,然而文獻中缺乏鈀銅合金的高溫性能數(shù)據(jù),同時在高溫下存在4到5的相轉(zhuǎn)變,大大降低了合金對氫的滲透效率。因此有必要針對含銅量3的鈀銅合金系統(tǒng)研究,并取成分與之接近的6 0作為研究對象。本文結(jié)合準(zhǔn)諧近似和熱電子激發(fā)理論,通過第一性原理計算研究了6 0低溫相4結(jié)構(gòu),高溫相無序%%結(jié)構(gòu)以及可能存在的5和無序%%結(jié)構(gòu)的基態(tài)性質(zhì)、基于溫度變化的熱學(xué)和力學(xué)性質(zhì)。此外,本文還計算了基態(tài)下為體心立方結(jié)構(gòu)的鈮和鉻作為摻雜原子分別對鈀銅合金相穩(wěn)定性、相變和儲氫等性能的影響規(guī)律。主要結(jié)果表明:6 0的有序結(jié)構(gòu)(4,5)和無序固溶體(7 400,7 800)不僅因生成熱為負(fù)值而呈能量穩(wěn)定,同時也表現(xiàn)出機械穩(wěn)定。在9:任一溫度下這四個結(jié)構(gòu)的熱容大小都非常接近,而且它們的彈性常數(shù)均符合同一大小關(guān)系:0;0;0。在這四個結(jié)構(gòu)中,4的線熱膨脹系數(shù)最小,韌性最好,從理論上有力證明了6 0的4結(jié)構(gòu)無論是熱學(xué)還是力學(xué)性能都更適合作為氫分離材料。鈮和鉻作為摻雜原子分別加入到6 0中,最容易置換銅原子且4結(jié)構(gòu)生成熱均為負(fù)值,對保持4結(jié)構(gòu)有積極作用。鈮和鉻阻礙了鈀銅合金中4 95的高壓相變,增大了4轉(zhuǎn)變5的相變難度。但鈮、鉻的摻雜使得鈀銅合金的4轉(zhuǎn)變能量差減小,有利于4向5的轉(zhuǎn)變。摻雜并未改變氫原子的占位,對于4結(jié)構(gòu)氫原子傾向于四面體間隙位置()而5結(jié)構(gòu)則是八面體間隙位置(#)。但摻雜提高了氫原子在合金中的溶解熱,提高了合金的除氫能力。
【關(guān)鍵詞】：第一性原理計算 氫分離材料 Pd_(50)Cu_(50)
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.36
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-19
• 1.1 引言8-9
• 1.2 氫分離材料9-10
• 1.3 鈀膜的研究進展10-13
• 1.3.1 金屬鈀的特點10-11
• 1.3.2 鈀氫相圖11-12
• 1.3.3 純鈀膜在氫分離中存在的問題12-13
• 1.4 鈀基合金13-14
• 1.5 鈀銅合金14-18
• 1.5.1 鈀銅合金的制備14
• 1.5.2 鈀銅合金的應(yīng)用14-15
• 1.5.3 鈀銅合金相圖15-16
• 1.5.4 氫在鈀銅合金中的滲透性16-17
• 1.5.5 鈀銅合金存在的問題17-18
• 1.6 本論文的選題意義及研究思路18-19
• 第2章 理論基礎(chǔ)及計算方法19-30
• 2.1 引言19-20
• 2.2 量子力學(xué)基礎(chǔ)20-21
• 2.2.1 波函數(shù)20
• 2.2.2 薛定諤方程及其近似解20-21
• 2.3 固體能帶理論21-26
• 2.3.1 電子結(jié)構(gòu)模型22-23
• 2.3.2 能帶理論23-26
• 2.4 密度泛函理論26-28
• 2.4.1 Hohenberg-Kohn定理26-27
• 2.4.2 Kohn-Sham方程27
• 2.4.3 交換關(guān)聯(lián)近似27-28
• 2.5 常用第一性原理的計算軟件28-29
• 2.6 本文相關(guān)參數(shù)設(shè)置29-30
• 第3章 鈀銅合金的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、熱學(xué)和力學(xué)性能30-49
• 3.1 引言30
• 3.2 鈀銅合金的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性30-35
• 3.3 鈀銅合金基態(tài)下力學(xué)性能35-38
• 3.4 鈀銅合金的熱學(xué)性能38-43
• 3.4.1 理論方法38-39
• 3.4.2 鈀銅合金的熱學(xué)性質(zhì)39-43
• 3.5 鈀銅合金隨溫度變化的力學(xué)性能43-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第4章 鈮、鉻等合金元素對鈀銅合金性能的影響49-64
• 4.1 引言49
• 4.2 鈮、鉻對鈀銅合金結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響49-55
• 4.3 鈮、鉻對鈀銅合金相變的影響55-57
• 4.4 鈮、鉻對鈀銅合金儲氫行為的影響57-59
• 4.5 鈮、鉻對鈀銅合金中氫擴散的影響59-62
• 4.6 本章小結(jié)62-64
• 結(jié)論64-65
• 參考文獻65-71
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明71-72
• 致謝72-74

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