高压下金属铜、铁、铝的弹性和热力学性质计算研究

发布时间：2016-12-16 00:03

  本文关键词：β-Zn_4Sb_3热电材料热、力学行为的分子动力学研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《山西大学》 2014年

高压下金属铜、铁、铝的弹性和热力学性质计算研究

王俊杰  

【摘要】：金属的各种物性参量(如晶格常数、线膨胀系数、德拜温度、杨氏模量等)之间存在着一定的内在联系,当材料处于极端环境下时,如高温高压环境,材料的各种物性都会发生变化,从而影响材料的性能,而从理论上寻找它们之间的关联规律一直是理论工作者感兴趣的前沿与热点,研究对材料实验科学和材料工程科学有非常重要的指导意义,很多学者已开展该方面的研究工作。本文我们首先介绍了金属材料高压性质研究的探究过程和发展现状,其次对分子动力学模拟的基本方法以及嵌入式原子势函数进行了描述,然后利用分子动力学模拟程序对高压下金属铜、铁、铝等金属的弹性和热力学性质做了研究。模拟结果成功给出了金属材料铜、铁、铝在拉伸和压缩两种应力状态下的结构变化和弹性、热力学性质等参数变化。对金属材料进行模拟计算时,势函数的恰当选取至关重要,甚至对模拟计算的成功与否起到决定性作用,通过对各种势函数的分析验证,本文对势函数的选取如下：金属铜和铝采用mishin等人拟合的EAM势函数,金属铁采用Voter-Chen拟合的Embedded Atom Method(EAM)势函数,利用这两种势函数分别计算了铜和铝以及铁的弹性常数,相变阈值压力,通过与别的势函数的对比验证发现,我们所采用的两种势函数对于研究金属的弹性和热力学性质非常恰当,能够较为准确的反映三种金属材料的弹性和热力学性质。利用分子动力学模拟方法,采用EAM势对单晶金属铜、铁、铝的高压下的弹性性质和热力学性质进行了计算研究：首先计算了几种金属的冷能曲线,计算得到了铁的相变阈值压力,随后推导了弹性常数以及一些热力学参数的计算公式,同时计算了高压下体弹模量、剪切模量、杨氏模量、德拜温度、泊松比等物理量的变化关系,并将计算结果与实验值及其它文献计算结果进行了对比分析。

【关键词】：
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O521.2
【目录】：

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