原子相互作用势对固体弹性模量的影响

分别导出了L J和Morse相互作用势作用下面心立方结构的惰性元素晶体和金属晶体的弹性模量随压强的变化规律,讨论了原子相互作用势以及原子振动非简谐效应对固体弹性模量的影响.结果表明:在一级近似下简谐系数和第二非简谐系数对弹性模量随压强变化规律无影响;第一非简谐系数的存在使弹性模量增大.

亚稳态FeCu固溶体微粉原子相互作用势的计算

本文介绍了亚稳态Fe50Cu50固溶体晶格常数的测量结果,应用金属结构的经典概念并考虑到原子核周围电子密度的高斯型球对称分布,导出了计算金属中一个原子的平均内能和两种不同金属原子相互作用势的普遍公式。对亚稳态Fe50Cu50合金原子相互作用势作计算,得到平衡时fcc-FeCu的晶格常数为0 36433nm与实验测量结果接近,也与H R Gong等人对亚稳态FeCu合金的研究结论一致,证实了亚稳态Fe50Cu50合金是以fcc结构形式存在的固溶体。

原子相互作用势对弹性模量随压强变化规律的影响研究

从体积弹性模量与原子相互作用势的关系出发,分别利用Born-Mie势、Born-Mayer势和Harrison交叉排斥势函数来讨论弹性模量随压强变化的规律,结果表明,用Harrison交叉排斥势函数得到的理论预测值与实验结果吻合得很好。

微观相场法反演L1_2结构的原子间相互作用势

基于微观相场理论,根据Khachaturyan的占位几率和能量关系方程,推导出L12结构的第一近邻原子间相互作用势与长程序参数关系的反演方程-4w1η/kBT=In(1-η)[1-c(1+3·η)]/(1+3·η)[1-c(1-η)]根据该方程,只需输入根据相图中L12结构相变点的温度和原子浓度,就可以计算出不同温度和原子浓度下的L12结构的第1近邻原子间相互作用势,计算结果与第1性原理及其他方法计算的值接近;同时在计算过程中发现了L12结构的第1近邻原子间相互作用势在析出L12相的相图范围内随温度和原子浓度变化。

原子间相互作用势对δ'相在过渡区沉淀影响的计算机研究

基于离散格点形式的微扩散方程(Langevin方程)和非平衡自由能函数,编制了引入原子间相互作用能变化的Al_3Li(δ′)相沉淀原子层面计算机模拟程序。该程序包容亚稳区到失稳区的全部温度、成分范围,孕育期至粗化的全过程,可以处理与时间相关的过程问题,开展了不同原子间相互作用势下原子图像、序参数的计算机模拟,进而探讨了最近邻原子相互作用能(W_1)对Al_3Li相沉淀的影响机制,探明过渡区合金,随W_1的增大,Al_3Li相沉淀的孕育期缩短,形核率增加,合金有序化速度和原子簇聚速度加快,在所研究的时间范围内达到的长程序参数和成分偏离序参数最大值增大。W_1的增大促进Al_3Li相以失稳分解形式析出。

金属及合金中的原子间相互作用势

对金属中原子间相互作用势的研究及发展概况做了综合评述.介绍了在各种金属及合金中各种势函数的应用范围以及存在的问题,总结了近年来金属合金中原子间相互作用势的应用情况,在此基础上讨论了金属中原子间相互作用势的发展方向.

钠原子与氖、氩、氪和氙原子间相互作用势的面积分方法计算

将面积分方法（ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｉｎｔｅｇｒａｌｍｅｔｈｏｄ）推广，计算了基态ＮａＮｅ、ＮａＡｒ、ＮａＫｒ和ＮａＸｅ的ｖａｎｄｅｒＷａａｌｓ势能曲线，所得势阱的位置和深度与实验值和别的理论计算结果符合得相当好。说明此方法可进一步用于计算所有的碱金属原子与惰性气体原子间的相互作用势。

冷碱金属原子间相互作用势的研究

近年来,研究冷和超冷原子碰撞已经由相同原子扩展到了异核原子领域。针对^(113)Cs和^(85)Rb原子的碰撞,构建了两种异核原子间相互作用势,这两种势有相同的相移。另外,对^(39)K原子间相互作用势进行实验和理论上的研究,构建了目前为止最精确的相互作用势能曲线。基于构建的势能曲线,并对^(133)Cs和)^(85)Rb原子以及两^(39)K原子间的冷和超冷碰撞特性进行了详细的研究,得到了非常满意的结果。

基于第一性原理计算的C、Si、Ge的原子间相互作用势及晶格动力学

运用第一原理赝势技术 ,计算了金刚石结构晶体 C、Si、Ge的结合能曲线以及总能随晶格畸变的变化 .根据陈氏三维晶格反演得到了 C- C、Si- Si、Ge- Ge的原子间相互作用对势 ;根据弹性系数的计算结果 ,确定了原子间相互作用的 MSW(m odified Stillinger- Weber)三体势参数 ;晶格动力学的计算结果和实验结果能够较好地符合 .给出了一种基于第一性原理的计算、无参数调节地确定原子间相互作用势的技术路线 。

反散射理论导出He-Ne相互作用势

以He原子束与Ne原子束交叉碰撞实验数据为基础，以反散射方法为手段，理论上导出He－Ne原子相互作用势．所得的势呈显出vanderWaals势的特征，即短程为强排斥，中程为碗形吸引，远程为零．这样的势能给出正确的、符合实验的弹性散射微分截面.

原子间相互作用势对中Al浓度Ni_(75)Al_xV_(25-x)合金沉淀序列的影响

基于微观相场模型与反演算法,研究了中Al浓度及温度对Ni_(75)Al_xV_(25-x)合金沉淀过程的影响:在相同浓度下, L1_2与DO_(22)结构的第一近邻原子间相互作用势随温度升高呈线性增加,两者呈正比的关系;但在同一温度下, L1_2(DO_(22))结构的第一近邻原子间相互作用势随Al原子浓度的增加而增加(减少).同时将反演得出的原子作用势代入微观相场模拟中,探讨中Al浓度合金沉淀序列与原子作用势的关系,即当L1_2的第一近邻原子间相互作用势大于(小于) DO_(22)时, L1_2(DO_(22))优先析出;当L1_2和DO_(22)的第一近邻原子间相互作用势相等时,两者同时析出.特别地,当Al原子的浓度等于0.0589时,发现L1_2和DO_(22)同时析出.利用微观相场法反演原子间相互作用势,为判断中Al浓度合金的沉淀序列增加了可信度.

原子间相互作用势库及其在材料模拟设计中的应用

本实验室经过多年努力,运用以虚拟结构和数论方法为基础的晶格反演理论,通过一系列的第一性原理能带计算,建立起有明显中国特色的、具有一定规模的有效的原子间相互作用势库,成为在原子级尺度上进行材料模拟设计的有力工具。几年来采用了多种第一性原理能带计算方法计算各种材料的结合能曲线,包括LAPW方法、点缀球面波(ASW)方法、正则守恒赝势及超软赝势法等。通过大规模能带计算,得到各种材料详尽的结合能曲线。依据从晶体结合能曲线到原子间对势的陈氏反演定则,得出SC、BCC、FCC、HCP、Ll_2、Ll_0、B_2、DO_3、Diamond、α ZnS、β ZnS、NaCl型等多种晶体结构的反演系数。

凝聚态物质计算和模拟中使用的相互作用势

原子间相互作用势是凝聚态物质在原子尺度上进行计算机模拟的基础,特别是用分子动力学和Monte Carlo方法对凝聚态物质的性质和过程进行模拟时,合适的原子间相互作用势是得到有意义的结果的前提和条件．可依据不同类型的相互作用如共价键、离子键、金属键和Van der Waals力等构建不同类型的原子间相互作用势,而且同一类型的相互作用也因所处理的性质或过程(如体积、表面、团簇、缺陷等)不同所采用的形式也不相同,这样就构建了大量的各种形式的原子间相互作用势．本文对凝聚态的计算机模拟中常用的原子间相互作用势进行分类介绍和简要的评述．

关于He-He、Ne-Ne、Ar-Ar、Kr-Kr原子间作用势能的研究

试图从原子间电子云重叠来计算原子间近程排斥势，用ｐａｄｅ近似从动态极化率来计算范德瓦尔斯系数并进而计算远程吸引势。从而为惰性气体原子与原子间相互作用势的计算提供了一个有效的方法。

金属Cu、Ag、Au原子间势函数的密度泛函理论研究

根据密度泛函理论(DFT)发展了直接计算得到原子间势函数的方法,计算了Cu、Ag、Au的原子间相互作用,讨论了密度泛函势(DFP)和相关文献中势函数的差别,比较了几种计算方法对结合能、空位形成能、平衡距离及力学性质的影响。DFP计算依据密度泛函理论,综合考虑了键角、键方向性、背景电势、电子云分布、键合力和系统总能量等特点,根据Morse函数拟合得到势函数曲线。计算结果表明面心立方结构Cu、Ag、Au的平衡距离依次为:0.2554、0.2887、0.2884 nm;结合能为:-3.83、-3.015、-3.551 eV。对力学性质的计算表明,DFP的计算精度与相关文献吻合较好,其存在的不足还有待于交换相关能的精确表达式进一步提出来进行改进。DFP的计算简洁,较其它多体势及经验势函数的计算方法相对简单和容易,有望发展为新的势函数求法,为解决复杂体系分子动力学的相关研究提供一条行之有效的方法。

微观相场法反演Ni_(0.75)Al_xV_(0.25-x)合金的原子间相互作用势

采用微观相场法,利用Khachaturyan所给原子间相互作用势与长程序参数关系方程,计算出Ni_(0.75)Al_xV_(0.25-x)合金L1_0、L1_2和DO_(22)相第一近邻原子间相互作用势,并用计算的原子间相互作用势模拟了Ni_(0.75)Al_xV_(0.25-x)合金沉淀过程以及最终形貌。计算结果表明,L1_0、L1_2和DO_(22)相第一近邻原子间相互作用势随温度增大而增大,随浓度增大而增大,且计算得到的随温度和浓度变化的原子间相互作用势与之前的实验值符合较好。计算的原子间相互作用势的模拟结果能依次得到预析出相L1_0、稳定相L1_2和第二相DO_(22),且合金沉淀形貌与实验结果吻合。相场法反演原子间相互作用势,拓宽了相场法在合金设计中的应用范围。

含B铁基奥氏体的电子结构和原子间相互作用对势计算

用量子化学从头算方法计算含硼小体系的电子结构,然后用原子间相互作用对势处理奥氏体大体系,总能量为小体系与大体系的迭加.分析讨论了B在奥氏体中的占位、固溶度及对马氏体相变的影响,并与实验合金的成分、组织结构及性能进行了对比.Fe Cr Mn C B系实验合金随含硼量增加,原子平均结合能降低,越易产生摩擦诱发马氏体,提高其耐磨性.

稀土过渡金属CaCu_5型衍生化合物结构的原子级模拟

稀土过渡族金属化合物是功能材料研究领域的重要对象。本文综述了CaCu5衍生型稀土过渡金属化合物Rn-mM5n+2m结构和变换关系的传统内容、含义,以及在应用中的有效性和局限性。从原子间相互作用势出发,通过能量最小化对5类二元本征结构SmFe5,Sm2Fe17(H),Sm2Fe17(R),SmFe12(t),Sm3Fe29的空间群及晶格参数进行了计算,并由此确定了这5类结构间的变换矩阵,与传统矩阵变换关系作了对照,分析了它们相近和相异的原因。讨论了第三元素Cr,Ti对Sm3Fe29结构的稳定作用,以及对晶体几何参数及X光谱的影响,这都是传统矩阵变换反映不了的。

稀土过渡金属CaCu_5型衍生化合物结构的原子级模拟

稀土过渡族金属化合物是功能材料研究领域的重要对象。回顾了CaCu_5衍生型稀土过渡金属化合物R_(n-m)M_(5n+2m)结构和变换关系的传统内容、含义,以及在应用中的有效性和局限性,随后从原子间相互作用势出发,通过能量最小化对5类二元本征结构SmFe_5,Sm_2Fe_(17)(H),Sm_2Fe_(17)(R),SmFe_(12)(t),Sm_3Fe_(29)的空间群及晶格参数进行了计算,并由此确定了这5类结构间的变换矩阵,与传统矩阵变换关系作了一一对照,分析了它们相近和相异的原因。最后,讨论第三元素Cr,Ti对Sm_3Fe_(29)结构的稳定作用,和对晶体几何参数及X光谱的影响,这都是传统矩阵变换反映不了的。

Co-Pt合金中L1_(0)原子间相互作用势和沉淀过程的微观相场法研究

基于微观相场法和原子间相互作用势方程,计算出Co-Pt合金中L1_(0)结构第一近邻原子间相互作用势,计算结果得到Co-Pt合金中L1_(0)结构第一近邻原子间相互作用势随温度的升高而增大,随浓度的增大而增大,且计算得到的随温度和浓度变化的原子间相互作用势与之前的实验值符合较好。利用计算的原子间相互作用势模拟了Co-Pt合金沉淀过程以及最终形貌,模拟结果能得到L1_(0)和L1_(2)结构,根据序参数可以得到L1_(0)结构的沉淀转变机制特征是失稳分解,而后粗化长大且最终两相体积分数接近,合金沉淀形貌与实验结果符合。相场法计算Co-Pt合金中L1_(0)结构原子间相互作用势,拓展了相场法在含L1_(0)结构的合金设计中的应用范围。