典型金属高压熔化曲线的研究

论文摘要

熔化是一种常见的相变。熔化温度一般随压力的改变而改变,固体熔化温度与压力的关系在材料科学、高压物理以及地球物理等领域有着重要的应用价值。本文以金属元素为研究对象,通过理论计算和实验两种途径对金属的高压熔化曲线进行了初步的研究。在理论计算方面,首先利用从头算方法确定基于对势的平均场模型中金属元素的未知势参数,从而确定了势函数,然后利用得到的势函数构建平均场,接着计算在熔点处原子振动的自由体积,对计算熔化的自由体积理论进行检验,然后提出了一个修正的自由体积理论,最后利用我们改进的自由体积理论计算材料的熔化曲线。对Al、Cu、Ni、Na和K的计算结果表明熔化曲线上原子振动的自由体积与原子晶胞体积之比是常数这一假设并不普遍适用,我们提出的修正的自由体积模型可以比较准确地描述材料的熔化曲线。在实验方面,在大腔体压机上利用测声速的方法测量了金属Sn在1.33～4.77 GPa下的熔化曲线,取得了比较理想的结果,并且测得的实验数据也能用本文的理论方法很好地描述。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 高压熔化的理论研究
• 1.2.2 高压熔化的实验研究
• 1.2.3 高压熔化的模拟研究
• 1.3 本文的研究内容
• 第二章 五种金属高压熔化曲线的理论计算
• 2.1 高压熔化的自由体积理论
• 2.2 基于对势的平均场从头算模型
• 2.2.1 物理思想
• 2.2.2 具体实现
• 2.2.3 密度泛函理论简介
• 2.3 计算细节与计算结果
• 2.4 本章小结
• 第三章 金属Sn高压熔化曲线的实验测量
• 3.1 引言
• 3.2 实验装置与测量原理
• 3.2.1 六面顶压机简介
• 3.2.2 传压介质
• 3.2.3 高压声速测量
• 3.3 测量结果与讨论
• 3.4 本章小结
• 第四章 全文总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录