基于第一性原理變形對超導(dǎo)材料Nb3Sn-Nb3Al臨界參數(shù)影響的計算.pdf

1、A15型低溫超導(dǎo)材料Nb3Sn/Nb3Al由于具有優(yōu)異的超導(dǎo)臨界屬性而被廣泛應(yīng)用于國際熱核反應(yīng)裝置(ITER)、核磁共振(NMR)和高能粒子加速器等重大科學(xué)工程的超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)中。然而，超導(dǎo)材料在應(yīng)用過程中由于低溫與電磁作用而產(chǎn)生力學(xué)變形，從而導(dǎo)致超導(dǎo)臨界參數(shù)的變化，影響其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及運行的安全性。
　　本文運用基于密度泛函理論(DFT)的平面波贗勢方法，及第一性原理計算了Nb3Sn/Nb3Al在力學(xué)變形作用下晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)的

2、變化，進(jìn)而獲得了力學(xué)變形作用下臨界參數(shù)如溫度的變化。在分析過程中，交換關(guān)聯(lián)勢利用廣義梯度近似(GGA)的Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)泛函來處理，使用超軟贗勢(ultrasoft pseudopotential)的方法來描述價電子與原子實之間相互作用勢。在計算了Nb3Sn/Nb3Al彈性模量和費米面態(tài)密度的基礎(chǔ)上，利用McMillan公式和定標(biāo)率關(guān)系得到超導(dǎo)材料在力學(xué)變形下臨界參數(shù)的變化。首先，基于第一性原理計算

3、在靜水壓作用下Nb3Sn/Nb3Al彈性模量的變化，進(jìn)而由德拜溫度和McMillan公式得到了Nb3Sn/Nb3Al臨界溫度在靜水壓作用下的變化。結(jié)果表明：在靜水壓作用下Nb3Sn/Nb3Al彈性模量和德拜溫度隨著壓強(qiáng)的增大而增大，臨界溫度隨著壓強(qiáng)的增大而減小。針對該計算結(jié)果進(jìn)行了對比分析并對其原因進(jìn)行了研究，Nb3Sn/Nb3Al具有相似的A15型晶體結(jié)構(gòu)，但是在靜水壓作用下Nb3Sn臨界溫度隨著壓強(qiáng)的增大下降的更快，這是因為Nb3S