热-力耦合原子-连续关联模型的框架及其算法

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.

MgSiO_3钙钛矿高温高压特性的第一性原理研究

本文采用第一性原理方法,计算了MgSiO_3钙钛矿在零温和0～150 GPa静水压范围内的晶体结构和弹性模量,并利用准简谐近似Debye模型,拟合三阶Birch-Murnaghan物态方程得到了其高温高压下的热力学性质.通过与现有的理论和实验的结果数据比较,确认在0～2000K的温度区间内,第一性原理计算结合Debye模型能够较可靠地模拟在下地幔压力范围内MgSiO_3钙钛矿的热力学性质.

密度泛函理论研究LiX(X=H,D,T)体系的热力学性质

运用量子力学从头计算方法,计算了氢化锂(氘化锂、氚化锂)分子的部分热力学函数和力学、光谱学性质。基于准简谐Debye模型,计算了固体Li的振动内能、振动和电子熵,探讨了Li吸收氢同位素气体生成一氢化物的反应熵变、生成焓变和生成Gibbs自由能及氢同位素的平衡离解压。结果显示:在Li吸收同位素气体生成一氢化物的反应中,生成焓变和反应熵变均为负值,且随温度升高,绝对值越大,Gibbs自由能则向正的方向增加。热力学上,在相同温度和压力下,氢置换一氢化物中的氘和氚、及氘置换氚的反应更易发生。

Al-Ti-B合金中AlB_2、TiB_2和TiAl_3的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究0 K条件下Al-Ti-B体系中AlB_2、TiB_2和Ti Al_3的平衡晶格常数、形成热、结合能及电子特性,并结合准简谐德拜模型对3种物相在高温条件下的热力学基本性质进行了分析。计算结果表明:AlB_2、TiB_2和Ti Al_3的形成热与结合能均为负值,表明3种相均具有结构稳定性,且稳定性由大到小依次为TiB_2、Ti Al_3、AlB_2;3种物相的离子性与金属性由大到小依次为Ti Al_3、AlB_2、TiB_2,Ti Al_3与AlB_2显示离子键特性,而TiB_2键合特性以共价键为主;3种物相的热稳定性由大到小依次为TiB_2、AlB_2、Ti Al_3。计算所得TiB_2、AlB_2和Ti Al_3的热力学性质可以用于分析氟盐法制备Al-Ti-B时Al熔体与氟盐之间反应发生情况以及中间合金最终的物相组成。