寬廣溫度壓力下過(guò)渡金屬狀態(tài)方程的研究.pdf

1、物態(tài)方程從出現(xiàn)至今已有幾百年的歷史，理論和實(shí)驗(yàn)手段都已較為成熟，從十七世紀(jì)英國(guó)化學(xué)家波意爾和法國(guó)物理學(xué)家馬略特分別提出理想氣體的物態(tài)方程，到上世紀(jì)提出關(guān)于固體的鑲嵌原子模型，自然界中的氣態(tài)，液態(tài)，固態(tài)物質(zhì)，大都已經(jīng)建立了較為完備的物態(tài)方程形式。但是隨著科學(xué)的發(fā)展，工程技術(shù)的要求不斷提高，原先在實(shí)驗(yàn)條件下都無(wú)法達(dá)到的極端條件，變?yōu)榱嗽S多材料的工作環(huán)境。而在極端條件下，物質(zhì)的物態(tài)變化與在較低壓強(qiáng)溫度下表現(xiàn)出來(lái)的變化方式有很大差異，物質(zhì)材料在

2、高壓下會(huì)呈現(xiàn)一些平時(shí)所看不到的性質(zhì)，而現(xiàn)今許多已經(jīng)建立的物態(tài)方程考慮的溫度壓強(qiáng)范圍已經(jīng)不能滿足實(shí)際工程技術(shù)與科學(xué)研究的要求，建立寬廣溫度壓強(qiáng)范圍內(nèi)準(zhǔn)確合理的物態(tài)方程描述物質(zhì)的物態(tài)變化行為是十分必要的。
　　 目前對(duì)金屬材料來(lái)說(shuō)最成功的勢(shì)能模型是鑲嵌原子模型(EAM)，在該模型基礎(chǔ)上人們提出了許多種形式的物態(tài)方程來(lái)描述凝聚態(tài)物質(zhì)的物態(tài)變化行為，較為流行，也是在較寬廣溫度壓強(qiáng)范圍內(nèi)比較符合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方程有這樣幾種，Birch-Mur

3、naghan展開(kāi)、Rydberg展開(kāi)和普適性的Morse表達(dá)式。這些方程都各有其優(yōu)缺點(diǎn)，但最重要的不足之處在于，這些狀態(tài)方程包括最近Qin等人提出的方程，要么不能給出物理上合理的結(jié)合能數(shù)據(jù)，要么誤差都比較大。即當(dāng)令這些方程給出正確的結(jié)合能時(shí)，壓縮曲線的誤差就變得非常大，即結(jié)合能數(shù)據(jù)與壓縮數(shù)據(jù)不能兼顧。特別是對(duì)過(guò)渡金屬固體，誤差非常大。在本論文中，我們提出一種改進(jìn)的解析方程來(lái)克服以前狀態(tài)方程中存在的這一問(wèn)題。在新方程中，我們將結(jié)合能作為一

4、個(gè)參數(shù)，其它參數(shù)通過(guò)擬合實(shí)驗(yàn)壓縮數(shù)據(jù)定出。將新方程應(yīng)用于十種典型材料，得到了很好的結(jié)果。我們還提出一種考慮高溫下非簡(jiǎn)諧效應(yīng)的新方法，推廣了文獻(xiàn)的愛(ài)因斯坦模型，建立了一種較全面地考慮冷能、量子效應(yīng)、非簡(jiǎn)諧振動(dòng)、電子的熱運(yùn)動(dòng)貢獻(xiàn)的聯(lián)合模型。我們將新方程擬合所得結(jié)果與一些過(guò)渡金屬元素的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，探討了我們方程對(duì)于金屬鉬的應(yīng)用，在較為寬廣溫度壓強(qiáng)范圍內(nèi)對(duì)過(guò)渡金屬鉬的物態(tài)方程和熱物理性質(zhì)得到了較好的結(jié)果。
　　 本論文的引言部分概

5、括了本文的選題依據(jù)、研究意義和國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)。
　　 第二章主要概述了物態(tài)方程的基本概念、發(fā)展簡(jiǎn)史、典型應(yīng)用及目前研究物態(tài)方程的常用方法。
　　 第三章在全面地考慮冷能、量子效應(yīng)、非簡(jiǎn)諧振動(dòng)、電子的熱運(yùn)動(dòng)貢獻(xiàn)，同時(shí)在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了一種提出一種改進(jìn)的解析方程。
　　 第四章是對(duì)新方程的理論分析。在第五章中將這一新的計(jì)算方法應(yīng)用于對(duì)金屬鉬的研究當(dāng)中并將理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證、分析和討論，結(jié)