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文檔簡介
1、鈹是一種堿土金屬,位于元素周期表的第ⅡA族。鈹在地球上比較稀少,在地殼中含量約為0.001%。金屬鈹對液體金屬具有抗腐蝕性,經(jīng)常被用作核反應(yīng)堆的中子減速劑;由于鈹?shù)拿芏刃?、彈性模?shù)高和熱穩(wěn)定性好,鈹銅合金還被用于制造不發(fā)生火花的工具,如航空發(fā)動機的關(guān)鍵運動部件、精密儀器等。由于鈹在地球上的儲存量少,而且在核反應(yīng)堆、航空等領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用,所以我們必須對其進行有效合理的利用,而這就要求我們對其結(jié)構(gòu)性質(zhì)有較好的認識。
雖然
2、Be的原子核外面只有四個電子,但是在理論上對其基本結(jié)構(gòu)問題的研究還存在著較大的不足。常溫常壓下,Be最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)是六角密堆積相(hcp,空間群P63/MMC),該相在1530±10K時相變成體心立方相(bcc,空間群IM3M),直到1560K時融化為液體。然而,理論上至今為止依靠簡諧近似或者準簡諧近似(Quasiharmonic Approximation,QHA)進行的計算都未能對該問題給出合理的解釋??蒲腥藛T普遍認為在上述低壓高溫條
3、件下,bcc的非簡諧效應(yīng)對bcc的自由能的貢獻較hcp的大,并最終導致了在1530K左右發(fā)生了α→β相變。
本質(zhì)上,相變反應(yīng)的是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的變化,而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性包括熱力學穩(wěn)定性和動力學穩(wěn)定性兩方面。通常描述動力學穩(wěn)定性常用的方法是簡諧近似計算結(jié)構(gòu)的聲子譜。許多元素的bcc結(jié)構(gòu)通過簡諧近似計算得到的聲子譜存在虛頻,這樣的結(jié)構(gòu)通常被認為是不穩(wěn)定的。實際上有許多元素和化合物的bcc結(jié)構(gòu)在一定溫度下聲子譜是不存在虛頻的,甚至熱力學穩(wěn)
4、定性也較hcp結(jié)構(gòu)要好。然而由于涉及到非簡諧項的貢獻,該矛盾長期以來沒有得到很好的處理。針對這個問題,P.souvtzis發(fā)明了自洽從頭分子動力學(SEAILD),該方法通過在能量計算中引入非簡諧項,對許多材料的處理都收到了很好的修正效果。在本論文中,我們利用該方法處理了鈹?shù)南嘧儐栴},得到了高溫下不存在虛頻的bcc聲子譜,在此基礎(chǔ)上我們引入了準簡諧近似(QHA)并嘗試Wallace內(nèi)稟非簡諧修正,最終得到了與實驗定性相符的結(jié)論。
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