發(fā)布時間：2017-06-01 10:05

  本文關(guān)鍵詞：ZrSi_2和ZrB_4結(jié)構(gòu)、力學(xué)及電子性質(zhì)的第一性原理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋯及鋯合金優(yōu)異的抗輻照、耐腐蝕、低密度等性能讓它在科研領(lǐng)域以及各民用或者軍用產(chǎn)業(yè)受到了廣泛關(guān)注。本文我們應(yīng)用第一性原理計算方法結(jié)合準(zhǔn)諧德拜模型研究了ZrSi2和ZrB4的結(jié)構(gòu)以及物理性能。本文研究了ZrSi2在高壓下的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、彈性性質(zhì)、電子性質(zhì)以及不同溫度和壓力下的熱力學(xué)性質(zhì)。不同壓力下彈性常數(shù)、彈性模量的計算結(jié)果證明了ZrSi2的機(jī)械穩(wěn)定性,同時發(fā)現(xiàn)Zr Si2在56.5 GPa壓力下由脆性轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性;彈性各向異性參數(shù)的計算結(jié)果說明其彈性各向異性隨壓力的增加愈發(fā)明顯;能帶、電荷密度分布圖和布居分析確立了ZrSi2內(nèi)部共價鍵、離子鍵、金屬鍵的存在;同時熱容、熱膨脹系數(shù)等的計算結(jié)果分析證實了溫度和壓力對物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)影響顯著。此外,由于最近預(yù)測的Amm2-ZrB4獨特的B-Zr-B“三明治”式的成鍵結(jié)構(gòu)和高的硬度值使得它在科學(xué)研究和和生產(chǎn)應(yīng)用方面都具有重要的意義。為了更好地了解Amm2-ZrB4的性能,本文通過第一性原理計算研究了它的彈性性質(zhì)以及熱力學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明Amm2-ZrB4在100 GPa壓強(qiáng)以內(nèi)呈脆性且具有機(jī)械穩(wěn)定性。通過它在不同晶體學(xué)取向上的楊氏模量、剪切模量和泊松比可以看出它的彈性各向異性也隨著壓力的增加愈發(fā)明顯。最后,對Amm2-Zr B4在高溫高壓下的熱容、熱膨脹系數(shù)、高斯參數(shù)以及德拜溫度進(jìn)行了詳細(xì)分析。
【關(guān)鍵詞】：第一性原理 鋯合金 彈性性質(zhì) 電子結(jié)構(gòu) 熱力學(xué)性質(zhì)
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O469
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 鋯及鋯合金的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用9-12
• 1.1.1 鋯的分布與冶煉9
• 1.1.2 鋯的物理和化學(xué)性質(zhì)以及力學(xué)性能9-11
• 1.1.3 鋯合金的應(yīng)用和研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2 超硬材料的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 高壓在材料研究中的應(yīng)用13-14
• 1.4 計算材料科學(xué)的發(fā)展14-15
• 1.5 本文主要內(nèi)容及研究意義15-17
• 第2章 第一性原理理論基礎(chǔ)和計算方法17-23
• 2.1 第一性原理計算理論基礎(chǔ)17-19
• 2.1.1 密度泛函理論17-18
• 2.1.2 廣義梯度近似與局域密度近似18
• 2.1.3 贗勢平面波法18-19
• 2.1.4 投影綴加波方法19
• 2.2 彈性常數(shù)的計算方法19-20
• 2.3 熱力學(xué)性質(zhì)計算方法20-21
• 2.4 計算軟件介紹21-23
• 2.4.1 Materials Studio21-22
• 2.4.2 VASP22-23
• 第3章 ZrSi_2在高壓下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、電子和彈性性質(zhì)的理論研究23-36
• 3.1 引言23
• 3.2 計算方法23-24
• 3.3 結(jié)果與討論24-35
• 3.3.1 ZrSi_2的結(jié)構(gòu)性質(zhì)24-26
• 3.3.2 彈性性質(zhì)26-28
• 3.3.3 彈性各向異性28-29
• 3.3.4 電子性質(zhì)29-33
• 3.3.5 熱力學(xué)性質(zhì)33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第4章 ZrB_4在高壓下的彈性各向異性和熱力學(xué)性質(zhì)的第一性原理研究36-48
• 4.1 引言36-37
• 4.2 計算方法37
• 4.3 結(jié)論與分析37-47
• 4.3.1 彈性性質(zhì)37-40
• 4.3.2 彈性各向異性40-44
• 4.3.3 熱力學(xué)性質(zhì)44-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 結(jié)論48-49
• 參考文獻(xiàn)49-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果59-60
• 致謝60

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