锆基二元合金力学性质研究及高通量方法的应用

发布时间：2017-06-01 12:00

  本文关键词：锆基二元合金力学性质研究及高通量方法的应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文利用第一性原理方法系统地研究了锆基无序二元合金的力学性能。研究Zr8Ti8无序合金时,我们通过显式考虑温度效应和组态熵效应,从而使得Zr8Ti8的混合能在430摄氏度左右可以从正值向负值发生转变,解决了在描述锆钛无序合金热力学稳定性能时,长期存在的理论与实验结果相矛盾的问题。在研究完美晶体的应力应变曲线时,发现了屈服阶段。由于不存在缺陷,所以不能用传统的缺陷理论来解释此现象。于是我们运用电子的轨道占据和态密度改变来解释该现象。研究Zr-Ti、Zr-Hf和Zr-Sc合金时,发现Zr与Ti形成固溶体时,可以显著增强力学韧性。最为重要的是我们发现,这3种Zr-X体系的力学量都可以很好地用公式y=MZr(1-x)+Mxx+(x-x2)F描述。采用这个方程,可以快速而准确地获得Zr-X体系在任何成分下的力学性质,为Zr-X合金材料的研究和设计提供高效的工具。锆基无序二元合金体系众多,第一性原理研究存在困难。因此本文借鉴材料基因组的思想,采用高通量计算的方法来研究这些合金体系,并建立了相应的数据库。我们自主搭建了高通量计算平台HCPMPRA(High throughput Calculating Platform of Mechanical Properties for Random Alloys),该平台能在Linux环境中运行、能够自动地构建结构、控制计算、提取和分析数据,同时将计算结果输入到数据库中。
【关键词】：锆基合金 弹性常数 SQSs 材料基因组 高通量计算平台 数据库
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.414
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 锆单质及其合金7-10
• 1.1.1 锆的发现和工业生产7-9
• 1.1.2 锆金属的重要应用9-10
• 1.2 材料基因组计划10-13
• 1.2.1 材料基因组的起源和背景10-11
• 1.2.2 材料基因组研究现状11-13
• 1.3 论文结构和研究意义13-15
• 第二章 理论计算方法15-19
• 2.1 第一性原理计算的基本理论15-16
• 2.1.1 绝热近似(Born-Oppenheimer)15-16
• 2.1.2 单电子近似16
• 2.2 密度泛函理论16-19
• 2.2.1 Hohenberg-Kohn定理16-17
• 2.2.2 Kohn-Sham方程17-19
• 第三章 Zr_8Ti_8力学特性第一性原理研究19-33
• 3.1 研究背景19-21
• 3.2 计算模型和方法21-22
• 3.3 结果与讨论22-32
• 3.3.1 SQS模板22-25
• 3.3.2 结构常数和混合能25-28
• 3.3.3 弹性常数和弹性模量28-30
• 3.3.4 单轴应力应变曲线30-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第四章 锆基无序合金力学性质随合金元素和成分的依赖关系33-49
• 4.1 研究背景33-35
• 4.2 计算模型和方法35-38
• 4.2.1 计算细节35
• 4.2.2 SQSs方法35-36
• 4.2.3 弹性常数投影技术36-38
• 4.3 结果与讨论38-47
• 4.3.1 SQSs结构38-41
• 4.3.2 合金力学性质随成分的依赖关系41-45
• 4.3.3 弹性常数矩阵的对称性偏离量45-47
• 4.4 本章小结47-49
• 第五章 高通量计算平台搭建和数据库构建49-61
• 5.1 高通量计算平台HCPMPRA49-52
• 5.2 平台基本应用52-53
• 5.3 平台应用实例53-57
• 5.4 锆基二元合金力学性质数据库构建57-59
• 5.5 本章总结59-61
• 第六章 全文总结61-63
• 6.1 论文总结61
• 6.2 论文特色和创新61-62
• 6.3 展望62-63
• 参考文献63-71
• 致谢71-75
• 硕士期间发表的论文75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：412518