压力作用下六角密堆结构金属锂及掺氢体系的弹性性质

论文摘要

锂是自然界中原子结构最简单的金属,其性质已经被广泛研究。金属锂的力学性质的研究也得到了关注。为了完善其力学性质方面的研究,我们研究了压力对六角密堆结构金属锂弹性性质的影响,同时也探讨了杂质氢对金属锂弹性性质的效应。通过对金属锂弹性性质的研究发现C 12、C 13随着压力的增加而线性增加,而C 44和C 66对压力的反应并不灵敏。在各个压力点C33值都要比C 11的值大。同时发现C 11和C 33在2GPa～4GPa之间有一个跳跃,与以前理论预言的相变点相对应。通过对弹性各向异性的讨论得知,压力的增加并不影响金属锂压缩弹性各向同性,而随压力的增加切向的各向异性逐渐增强。通过计算我们发现掺杂体系的体模量比纯体系的大,并且随压力的增加而线性增大。在没有压力的情况下,掺杂体系的弹性常数C 11和C 33比纯体系的弹性常数大;纯剪切模量C 44的值比纯体系的值小,C 66和C 12比纯体系的值大,C 13和纯体系的值差距不大。随着压力的增加各个弹性常数也在增加,在低压区和高压区氢的掺杂效应不同。在整个压力范围内,压缩时表现了良好的弹性各向同性。

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 金属锂的应用
• 1.2 金属锂体系的实验研究回顾
• 1.3 金属锂体系的理论研究回顾
• 1.4 本工作的出发点及意义
• 第二章 理论依据
• 2.1 密度泛函理论
• 2.2 赝势
• 2.3 局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）
• 2.4 布洛赫（Bloch）定理
• 2.5 内能与微小型变的关系
• 2.6 应力与应变的关系
• 第三章 材料的弹性
• 3.1 胡克定律弹性的表征
• 3.2 弹性与原子间结合力等物理量关系
• 3.3 弹性模量的影响因素
• 第四章 第一原理计算方法
• 4.1 第一原理计算基本流程
• 4.2 k 空间取样规则
• 4.3 计算的收敛,截断动能和有限基修正
• 4.4 快速傅立叶变换（FFT）
• 第五章 压力对hcp 结构金属锂弹性性质的影响
• 5.1 方法与计算细节
• 5.2 收敛性的检验
• 5.3 弹性特性的计算和讨论
• 第六章 压力及氢对金属锂弹性性质的影响
• 6.1 模型与方法
• 6.2 结果与讨论
• 结论
• 参考文献
• 中文摘要
• 英文摘要（Abstract）
• 致谢词
• 发表的文章