原子与分子物理学报
原子與分子物理學報
원자여분자물이학보
CHINESE JOURNAL OF ATOMIC AND MOLECULAR PHYSICS
2015年
3期
512-518
,共7页
张修路%罗雰%郭志成%遆瑞娟%刘中利%刘成安%蔡灵仓
張脩路%囉雰%郭誌成%遆瑞娟%劉中利%劉成安%蔡靈倉
장수로%라분%곽지성%제서연%류중리%류성안%채령창
钨%弹性性质%热力学性质
鎢%彈性性質%熱力學性質
오%탄성성질%열역학성질
Tungsten%Elastic constant%Thermodynamic properties
本文利用密度泛函理论研究了高压下bcc结构钨的弹性和热力学性质,计算得到钨的晶格常数、体弹模量以及其对压强的一阶偏导与实验值符合较好;在常压下弹性常数计算值与实验值符合较好的基础上,预测了其高压数据。针对钨的固相结构稳定性问题,根据力学稳定判断标准得到0~600 GPa范围内bcc结构是力学稳定的。此外,通过体模量和剪切模量的计算得到bcc结构钨在压力低于600 GPa时的力学性能表现为韧性。最后,基于准简谐德拜模型,成功预测了钨的热膨胀系数、等压热容、等容热容和熵随着压强和温度的变化关系,为钨及其合金的进一步设计及应用提供参考。
本文利用密度汎函理論研究瞭高壓下bcc結構鎢的彈性和熱力學性質,計算得到鎢的晶格常數、體彈模量以及其對壓彊的一階偏導與實驗值符閤較好;在常壓下彈性常數計算值與實驗值符閤較好的基礎上,預測瞭其高壓數據。針對鎢的固相結構穩定性問題,根據力學穩定判斷標準得到0~600 GPa範圍內bcc結構是力學穩定的。此外,通過體模量和剪切模量的計算得到bcc結構鎢在壓力低于600 GPa時的力學性能錶現為韌性。最後,基于準簡諧德拜模型,成功預測瞭鎢的熱膨脹繫數、等壓熱容、等容熱容和熵隨著壓彊和溫度的變化關繫,為鎢及其閤金的進一步設計及應用提供參攷。
본문이용밀도범함이론연구료고압하bcc결구오적탄성화열역학성질,계산득도오적정격상수、체탄모량이급기대압강적일계편도여실험치부합교호;재상압하탄성상수계산치여실험치부합교호적기출상,예측료기고압수거。침대오적고상결구은정성문제,근거역학은정판단표준득도0~600 GPa범위내bcc결구시역학은정적。차외,통과체모량화전절모량적계산득도bcc결구오재압력저우600 GPa시적역학성능표현위인성。최후,기우준간해덕배모형,성공예측료오적열팽창계수、등압열용、등용열용화적수착압강화온도적변화관계,위오급기합금적진일보설계급응용제공삼고。
The elastic constants and thermodynamic properties of bcc phase tungsten ( W) under high pressure have been investigated with the density functional theory.The calculated equilibrium structural parameters agree well with the available experimental and theoretical values.The calculated elastic constants are in excellent a-greement with the experiment values at ambient pressure.The high pressure elastic constants indicate that bcc phase W is mechanically stable with the applied pressure.The pressure dependences of the Bulk modulus B and shear modulus G are all successfully obtained.The ratio of bulk modulus to shear modulus ( B/G) has been stud-ied and it is found that bcc phase W is ductile.Based on the quasi-harmonic Debye model, the thermodynamic properties including the thermal expansion coefficient, heat capacity and entropy are predicted.This study is helpful for designing and developing W and its alloys.