高温高压下黄铁矿热力学性质的第一性原理研究 被引量：9

1

作者 刘善琪 李永兵 石耀霖 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1813-1818,共6页

黄铁矿是自然界中分布最为广泛的硫化物矿物,同时也是重要的造矿矿物,在金属矿床、沉积岩、变质岩、花岗岩、基性-超基性岩浆岩、以及地幔岩中都有大量出现。因此,研究黄铁矿在不同温度压力下的热力学性质可以为深入探讨与黄铁矿有关的... 黄铁矿是自然界中分布最为广泛的硫化物矿物,同时也是重要的造矿矿物,在金属矿床、沉积岩、变质岩、花岗岩、基性-超基性岩浆岩、以及地幔岩中都有大量出现。因此,研究黄铁矿在不同温度压力下的热力学性质可以为深入探讨与黄铁矿有关的成岩、成矿、成藏问题提供有用的矿物学依据。本文利用基于密度泛函微扰理论的第一性原理方法,采用准谐近似计算了黄铁矿在高温高压下的热力学性质。我们计算的黄铁矿的晶格常数、零压下的体积模量及其对压力的导数与前人的实验及理论计算结果吻合得很好,零压下等压热容和熵随温度的变化与实验结果有很好的一致性。尤其是,本文计算了直至2500K、100GPa的高温高压下黄铁矿的等温体积模量、热膨胀系数、热容和熵等热力学性质。这为在有硫参与的情况下,人们开展下地壳-岩石圈地幔深度的地球动力学模拟和建立地球物理模型提供了有用的信息。 展开更多

关键词 黄铁矿 热力学性质 准谐近似 第一性原理

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合金化对β钛合金热膨胀系数的影响:第一性原理研究 被引量：5

2

作者 罗湖斌 胡青苗 杨锐 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第B10期399-403,共5页

使用德拜模型和准谐近似,结合第一性原理方法,考察Nb、Zr、Sn加入对beta钛合金热膨胀系数的影响。研究表明;Nb对beta钛合金的热膨胀系数有较大的影响,而Zr、Sn的加入对热膨胀系数影响很小;beta钛合金热膨胀系数的变化主要源于合金元素... 使用德拜模型和准谐近似,结合第一性原理方法,考察Nb、Zr、Sn加入对beta钛合金热膨胀系数的影响。研究表明;Nb对beta钛合金的热膨胀系数有较大的影响,而Zr、Sn的加入对热膨胀系数影响很小;beta钛合金热膨胀系数的变化主要源于合金元素对体系体模量的影响;体模量升高,体系热膨胀系数降低;但当体模量随成分变化较小时(如Zr、Sn),其它因素如体积因素的共同作用将使体系的热膨胀系数变化趋于复杂。 展开更多

关键词 钛合金 热膨胀 准谐近似 第一性原理 德拜模型

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高温高压下立方二氧化铪(HfO_2)的热弹性及热力学性质分析 被引量：3

3

作者 刘文强 刘殿奎 《林业机械与木工设备》 2010年第1期24-27,共4页

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法计算立方结构二氧化铪(HfO)2的平衡晶格常数、体积模量以及晶胞体积与晶格能量的关系曲线。结合准谐近似的德拜模型,考察了立方结构二氧化铪的体积模量随温度(0～2000K)和压力(0～100GPa... 采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法计算立方结构二氧化铪(HfO)2的平衡晶格常数、体积模量以及晶胞体积与晶格能量的关系曲线。结合准谐近似的德拜模型,考察了立方结构二氧化铪的体积模量随温度(0～2000K)和压力(0～100GPa)的变化关系,分析了等容热容、热膨胀系数以及Grüneisen参量随温度和压力的变化规律,讨论了立方结构二氧化铪作为高温结构材料和热障涂层的可行性。 展开更多

关键词 HFO2 第一性原理 准谐近似 体积模量

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准谐近似模型计算高温高压下钼的热力学性质 被引量：1

4

作者 赵艳萍 孟睿英 《山西师范大学学报（自然科学版）》 2015年第1期54-57,共4页

为了考虑温度的影响,人们大都采用准谐徳拜模型(the quasi-harmonic Debye model)来计算钼的高温高压下的热力学性质,然而这种模型的精度有限.采用准谐近似(the quasiharmonic approximation)模型的方法能提高研究精度,本文就采用该方... 为了考虑温度的影响,人们大都采用准谐徳拜模型(the quasi-harmonic Debye model)来计算钼的高温高压下的热力学性质,然而这种模型的精度有限.采用准谐近似(the quasiharmonic approximation)模型的方法能提高研究精度,本文就采用该方法研究了钼的热力学性质,并进行了分析,结果与实验值符合的很好. 展开更多

关键词 钼 热力学性质 第一性原理 准谐近似

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碲化铅热力学性质的准谐近似计算

5

作者 孔凡杰 《科技视界》 2013年第36期137-138,共2页

本文运用准谐近似计算了碲化铅的热力学函数,得到了定容热容量、德拜温度、热膨胀系数、格林爱森参数随温度以及压强变化的规律,为进一步研究碲化铅的晶格热导率奠定基础。

关键词 准谐近似 PBTE 热力学性质

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W热力学性质和弹性性质的第一性原理研究 被引量：2

6

作者 黄多辉 李强 +4 位作者 曹启龙 王藩侯 蔡灵仓 张修路 经福谦 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1849-1853,共5页

使用第一性原理方法结合准谐近似理论研究了立方结构钨的热力学性质,包括平衡体积V、体弹模量B0、线膨胀系数α、熵S、振动自由能F、等压热容CP和等容热容CV随温度的变化关系。在计算体系的线膨胀系数、熵、振动自由能、等压热容和等容... 使用第一性原理方法结合准谐近似理论研究了立方结构钨的热力学性质,包括平衡体积V、体弹模量B0、线膨胀系数α、熵S、振动自由能F、等压热容CP和等容热容CV随温度的变化关系。在计算体系的线膨胀系数、熵、振动自由能、等压热容和等容热容时考虑了热电子和热振动对自由能的贡献。计算结果表明:考虑热电子对自由能贡献后得到的线膨胀系数、熵、振动自由能和等压热容在0～2000 K范围内均与实验值符合较好。在得到平衡体积随温度变化的基础上,计算了钨立方结构的弹性性质,得到了弹性常数、体积模量、剪切模量和杨氏模量随温度的变化关系,所得结果与实验测量值符合较好。 展开更多

关键词 W准谐近似 热力学性质 弹性性质

原文传递

LLM-105的分子间相互作用和热力学性质

7

作者 范俊宇 高楠 +1 位作者 王鹏举 苏艳 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期235-244,共10页

应用第一性原理可以计算含能材料0 K下的结构和物理性质,但温度效应的缺失通常会导致计算数据与实验结果产生偏差.同时,与温度相关的热力学参数是含能材料在宏观和介观尺度下建模的关键输入.为此,本文以高能低感炸药1-氧-2,6-二氨基-3,5... 应用第一性原理可以计算含能材料0 K下的结构和物理性质,但温度效应的缺失通常会导致计算数据与实验结果产生偏差.同时,与温度相关的热力学参数是含能材料在宏观和介观尺度下建模的关键输入.为此,本文以高能低感炸药1-氧-2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪(LLM-105)为研究体系,基于准简谐近似,采用色散修正的密度泛函理论研究温度加载下LLM-105的分子间相互作用和热力学性质.晶格参数和热膨胀系数的演化表明LLM-105分子间相互作用具有强烈的各向异性,其中b轴方向(分子层间)的膨胀率远高于ac平面(分子层内).Hirshfeld表面及其指纹图分析进一步证实LLM-105的分子间相互作用主要取决于O···H构成的氢键.结合Mulliken布居数和结构分析,温度加载下氢键相互作用的变化可诱发硝基旋转,并使得C—NO_(2)键的强度明显减弱,为高温分解反应的触发键提供了理论依据.此外,本文计算了等容和等压条件下的热容、熵以及等温和绝热条件下的体模量等基础热力学参数.其中绝热条件下的体模量与实验值吻合,同时体模量随温度的演化反映了LLM-105在温度加载下的软化行为.上述理论研究可用于构建含能材料在介观和宏观尺度下的模型,也为测量原子分子水平下的热力学性质提供了重要的参考价值. 展开更多

关键词 LLM-105 热力学性质 分子间相互作用 准简谐近似

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ZnSe的结构和热力学性质的研究 被引量：3

8

作者 王雨田 孙慧卿 +2 位作者 郭志友 曾坤 赵华雄 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期481-483,487,共4页

采用第一性原理的平面波极软赝势的密度泛函理论研究了ZnSe的结构,在0K时晶格常数、体弹性模量及其对于压强的一阶导数。计算结果与实验值和其它理论计算的结果相符。通过准谐德拜模型,计算出不同温度和压强下的热容和德拜温度热膨胀系... 采用第一性原理的平面波极软赝势的密度泛函理论研究了ZnSe的结构,在0K时晶格常数、体弹性模量及其对于压强的一阶导数。计算结果与实验值和其它理论计算的结果相符。通过准谐德拜模型,计算出不同温度和压强下的热容和德拜温度热膨胀系数。发现ZnSe的热容随着压强的增加而减小,德拜温度随着压强的增加而增加。并成功地获得了0GPa下体弹性模量、热容和热力学温度的关系。 展开更多

关键词 泛函密度 准谐德拜近似 热力学性质

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有限温度第一原理热力学:关于处理有序相和无序相的观点（英文） 被引量：1

9

作者 商顺利 王义 刘梓葵 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期297-304,316,共9页

第一原理计算一个悬而未决的难题是预测无序相在有限温度下的热力学性能。作者团队指出该难题的最新解决思路是采用可以处理微观组态的配分函数方法,该方法已成为处理只有一种主要微观组态构成的有序相以及有多种明显的微观组态构成的... 第一原理计算一个悬而未决的难题是预测无序相在有限温度下的热力学性能。作者团队指出该难题的最新解决思路是采用可以处理微观组态的配分函数方法,该方法已成为处理只有一种主要微观组态构成的有序相以及有多种明显的微观组态构成的无序相的关键。结合第一原理声子计算和准简谐近似可以有效地预测任意一个给定微观组态的热力学性质。总结了作者团队在第一原理热力学方面的最新研究进展并具体给出了有序相方面的例子:Li2S,hcp Mg和fcc Ni,以及无序相方面的例子:Cu2Zn Sn S4(CZTS)和fcc Ce。同时指出:1从常用的"相"扩展到"微观组态"开辟了一条定量研究材料相变、热膨胀等异常性能的新途径,而这些异常性能的起源可以追溯到"微观组态构型熵";2这些微观组态也可以认为是材料基因组的基本组成模块。 展开更多

关键词 第一原理声子计算 准简谐近似 微观组态 有序相 无序相 热力学性质

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立方氮化硼准简谐近似的有效温度范围

10

作者 谢远亮 吴颖 徐恩生 《沈阳航空航天大学学报》 2011年第3期78-80,共3页

为减少立方氮化硼高温高压理论研究中的计算量,确定准简谐近似(QHA)的有效温度范围,通过第一原理晶格动力学计算,得到了零压下温度从300 K到3 000 K的热胀系数、定容热容、等温体积模量及格林雷森系数等与温度的关系。计算模拟结果表明... 为减少立方氮化硼高温高压理论研究中的计算量,确定准简谐近似(QHA)的有效温度范围,通过第一原理晶格动力学计算,得到了零压下温度从300 K到3 000 K的热胀系数、定容热容、等温体积模量及格林雷森系数等与温度的关系。计算模拟结果表明,对立方氮化硼准简谐近似的有效温度范围约为其德拜温度的1.8倍,且在该温度范围里,格林雷森系数随温度缓变,约为1.0,即在此温度范围里准简谐近似是可靠的。 展开更多

关键词 高温高压 格林雷森系数 准简谐近似

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FOX⁃7在有限温度下的热力学性质的理论计算

11

作者 范俊宇 苏艳 赵纪军 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1245-1251,共7页

为了研究温度加载下含能材料的基础物性与分子间相互作用机制,基于准简谐近似,采用色散修正的密度泛函理论研究有限温度下FOX‑7的晶体结构和热力学性质。通过引入零点能和温度效应修正可以显著提高实验温度下晶格参数的准确性,计算的晶... 为了研究温度加载下含能材料的基础物性与分子间相互作用机制,基于准简谐近似,采用色散修正的密度泛函理论研究有限温度下FOX‑7的晶体结构和热力学性质。通过引入零点能和温度效应修正可以显著提高实验温度下晶格参数的准确性,计算的晶格参数与实验值的误差在1%以内,在0~500 K温度范围内,FOX‑7晶胞体积随温度的变化与现有实验值相比较为合理,其误差主要源自声子间相互作用的缺失。进一步,计算了不同条件下的热容、熵以及体积模量等基础热力学参数。结果表明:FOX‑7的晶格参数和热膨胀系数均表现出强烈的各向异性,尤其是分子层间方向的膨胀率远高于分子层内方向。当温度达到200 K后,由硝基旋转引起的分子间相互作用变化使得晶体的热膨胀系数开始收缩,进而可能诱发FOX‑7潜在的结构相变。绝热条件下的体模量与实验测量值符合较为合理,且体模量随温度的演化反映了FOX‑7在有限温度下的软化行为。随着温度的升高,计算的热容和熵均逐渐增大,且等容和等压条件下的热容和熵受非谐作用影响表现出明显的数值差异。 展开更多

关键词 FOX‑7 热力学性质 准简谐近似 第一性原理计算

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热-力耦合原子-连续关联模型的框架及其算法 被引量：3

12

作者 李辉 崔俊芝 李博文 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2015年第4期343-351,共9页

对热-力耦合的原子-连续关联模型进行了系统研究,给出了计及热-力耦合行为的金属微-纳米构件内材料的瞬态弹性常数,应力、应变、比热容等物理量的具体计算公式及其算法.利用原子运动中的"结构形变"部分来研究微-纳米尺度下多... 对热-力耦合的原子-连续关联模型进行了系统研究,给出了计及热-力耦合行为的金属微-纳米构件内材料的瞬态弹性常数,应力、应变、比热容等物理量的具体计算公式及其算法.利用原子运动中的"结构形变"部分来研究微-纳米尺度下多晶原子团簇的非均匀结构变形.将原子团簇晶格结构的变形与连续体的变形关联起来,在准简谐近似假设下,推导出依赖于微观结构变形和热振动的自由能密度、熵密度、内能密度表达式,从而给出了微-纳米尺度下的瞬态热-力学参数. 展开更多

关键词 原子-连续关联(ACC)模型 准简谐近似假设 自由能密度 比热容

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