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能带论自洽LMTO方法计算金属铜的零温物态方程

一、引言 关于固体高压物态方程的研究是高压物理的一个重要方面。在这方面,已有的有实用价‘值的理论方法不多l”,一是半经验方法,它需要有局部的实验数据或者极高压下正确理论数据,对于实验手段达不到又缺乏正确理论数据的过渡区来说,它实际上只是一种内插。因此它仅仅是一种半理论的方法。其二是T h omas一Fermj统计模型理论以及它的众多的修正模型,其中同时考虑量子和交换修正的TFC模型在提供重材料几千万大气压以上的高温高压物态方程方面起子十分重要的作用。但是它不能直接给出材料在几千万大气压以下的物态方程的正确结果。本文讨论的能带方法计算物态方程是近几年发展起来的从第一原理出发的一种比较完善的有实用价值的方法。原则上,它能提供很大压缩度(1…10或更大)范围的低温 (几万度以下)高压物态方程。 文献〔1]指出,给出固体材料正确的高温高压物态方程,关键在于首先正确给出仅与体积有关的零温物态方程。因此,仅仅采用流体力学中普遍使用的“各向同...  (本文共9页) 阅读全文>>

国防科学技术大学
国防科学技术大学

冲击压缩下金属高压熔化规律相关问题的理论及实验研究

本文对当前金属高压熔化规律研究中所涉及的物态方程、熔化判据、熔化区内材料的强度、熔化机制和实验数据分析处理等问题进行了相对系统的研究:1、Anderson所提出的等效Grüneisen系数在地球物理学和铁的高压熔化线的相关计算上得到了应用,并取得了良好的效果。根据Anderson所提出的等效Grüneisen系数的概念,本文在三项式物态方程基础上,对等效Grüneisen方程进行了推导。以等效Grüneisen方程为基础,对多种金属的冲击温度进行了计算,研究表明,该方法使用简便,计算结果与实验数据符合得很好。2、对现有熔化判据进行了分析和比较,在此基础上采用由材料零温物态方程约束的熔化判据对金属熔化线进行了计算和对比分析。研究表明,在一定条件下,该熔化判据与Lindemann熔化判据和平均场理论所给出的熔化判据具有相同的物理内涵。计算表明,该熔化判据能够较好的描述金属的高压熔化曲线。在理论分析及比照分子动力学模拟的基础上,给出了...  (本文共132页) 本文目录 | 阅读全文>>

《计算物理》1985年02期
计算物理

计算零温物态方程的一种方法

一、引论 物质的压强和能量通常由冷部份、晶格热部分、电子热部份所组成。在温度不太高的情况下,冷压是主要的。直至目前,要给出低压区的物态方程,一般采用半经验的方法,例如,假设某种形式的冷压形式(如由EOm一Mayer势、Morse势及改进的Mor肥势等得到),然后去拟合实验数据,从而确定冷压形式中的参数。高压区一般采用原子统计理论的方法给出(如,FD、’于,C理l仑)。但理论值在多高的爪强才适用呢?目前还没有一个确切的界线,A:二。-y胎p等人〔”认为RT;C异5 TPa就适用,而Ragan皿〔“〕则认为PoT;。乒3。丁比才适用。低压区至高压区之间(如ITPa至儿十TPa),我们称为过渡区。该区的冷压一般用内插法给出。自1968年以来,国外不断地报导核爆产生高压实验数据,雨贡纽(Hug。州。幼压强可达几个TPa至10TPa,这样,就可以根据高压实验数据来确定几个TPa下的冷压,从而可以缩小过渡区。 我们利用Grune北en系数丫...  (本文共16页) 阅读全文>>

《高压物理学报》1990年01期
高压物理学报

关于材料稀疏区的零温物态方程

一、引言 强激光、高能电子束或离子束在材料表面附近处的能量沉积,炸药在材料表面处的爆轰,都导致材料中出现冲击彼庄缩及击波过后的稀疏。 要预估高应变率下材料的力学、物理性质,需进行模拟计算,因此,既要知道压缩区(p》p。)的物态方程,也要知道稀疏区(武P())的物态方程。在几十G Pa压力下,给出可靠的物态方程关键是如何标定冷压曲线。我们将在本文第二节中讨论冷压形式的选取,在第三节中讨论冷压参数如何确定,在第四节中列出计算结果,并选出适合稀疏区的冷压、冷能形式。 二、冷压形式的选取 原则上,材料是由多种类型粒子组成的多粒子系统,要精确确定材料的冷能和冷压,必须求解多粒子系统的5 chrbdinge「方程,但严格求解直至目前尚不现实。近似的物理模型,如T homas一Fermi统计理论(TF)以及考虑量子、交换修正的TFK统计理论,所得到的结果仅适用于压缩度川P0之10以上的极高压区。许多为人们感兴趣的实际问题常常是压缩不大南区域和...  (本文共5页) 阅读全文>>

《化学物理学报》1996年01期
化学物理学报

一种新的半经验离子晶体解析零温物态方程

回引言高温高压下离子晶体的物态方程一直是实验与理论上的重要研究课题「‘’,对最简单的离子晶体h晶体已进行过压力低于86GPa的实验研究[’、”,在理论研究方面,目前主要有两类方法;半经验的Born-Mayer方法[‘’和能带理论方法*·”。半经验的Borll-Mayer方法,因其物理模型过于简单与理想化,难以得出比较可靠的计算结果。采用能带理论方法计算量过大,即使付出了很高代价,结果也并非满意。近年来,苟清泉教授”’等人提出计算碱金属氢化物晶体物态方程的变分法。该方法对简单的离子晶体例如L晶体是成功的。但对较为复杂~点的离子晶体,势必导致极其复杂的数值计算,即使对NaH与KH,该法的计算量也是大量的。以上各种方法,除了计算量大以外,很可惜的是不能导出解析形式的物态方程,因而不便于应用,而且也不便干问题的分析c在严格的量子力学的计算之外,发展各种有效和解析形式的物态方程是非常重要的。本文改进了苟清泉”’等人的离子重叠一压缩模型,修...  (本文共5页) 阅读全文>>

《物理学报》2007年06期
物理学报

第一性原理对金的高压相变和零温物态方程的计算

1.引言在较高温度和压强下,金(Au)的面心立方晶格结构(fcc)比较稳定,所以Au一直作为物态方程的压标首选材料.目前,在室温下金刚石对顶砧(DAC)实验技术已经达到300GPa[1,2],要在实验上获得更高的压强就需要知道在更高压强下压标材料的性质,而要得到更高压强区域的材料性质,只有通过冲击压缩实验和第一性原理电子结构的计算.尽管密度泛函理论(DFT)[3]的电子结构计算还不能提供物态方程的压标所需要的精度,但仍然具有很好的指导意义.特别是采用广义梯度近似(GGA)[4]和局域密度近似(LDA)[5]处理晶体中电子交换关联作用后计算得到的结果更精确,所以在DFT下的电子结构计算在物态方程压标性质的计算中扮演着越来越重要的角色.第一性原理计算可以用于研究多种相变过程[6,7]和状态方程[8].目前,已经有一些关于Au的静态结构和零温性质的计算[9—16],然而这些理论计算范围最高只达到几百GPa.Godwal和Jeanloz...  (本文共6页) 阅读全文>>