金屬元素?zé)崤蛎浵禂?shù)的評(píng)估與計(jì)算.pdf

1、熱膨脹是基本的物理性能。研究熱膨脹系數(shù)的規(guī)律性，有很大的理論和實(shí)踐價(jià)值，它可以預(yù)示新材料的熱性質(zhì)。在過去一個(gè)世紀(jì)，大量的熱膨脹實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到積累同時(shí)被評(píng)估。
　　評(píng)估熱膨脹系數(shù)的方法主要有三種：（1）經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?；?）半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?；?）理論模型。本文首先在半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷幕A(chǔ)上使用改進(jìn)的德拜-格律乃森模型（把德拜-格律乃森模型中的德拜溫度當(dāng)作待定的常量處理），借助MATLAB強(qiáng)大的計(jì)算能力，采用非線性最小二乘算法，評(píng)估了42種純金屬元素的

2、熱膨脹系數(shù)，擬合出的曲線與實(shí)驗(yàn)值相比較吻合良好。評(píng)估得到了一套描述熱膨脹系數(shù)的參數(shù)，其中包含一套基于熱膨脹系數(shù)的平均德拜溫度。對(duì)于某些高溫或低溫沒有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的金屬元素可以利用此模型外推獲得熱膨脹系數(shù)。
　　其次在德拜-格律乃森模型描述金屬熱膨脹性質(zhì)通用性的基礎(chǔ)上考慮高溫?zé)崛毕輰?duì)熱膨脹的影響，引入熱缺陷模型對(duì)V，Nb，Ta，Mo和W5種難熔金屬的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行了評(píng)估，擬合的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值吻合良好，并得到了基于熱膨脹系數(shù)在高溫?zé)崛毕萦绊?/p>

3、下的平均德拜溫度。熱缺陷在高溫下對(duì)難熔金屬的影響不可忽視，加入熱缺陷項(xiàng)能更好的描述高溫難熔金屬的熱膨脹系數(shù)。
　　最后利用密度泛函微擾理論計(jì)算了面心立方結(jié)構(gòu)的Al、Pd元素和體心立方結(jié)構(gòu)的Mo、V元素的熱膨脹系數(shù)。其原理是計(jì)算不同晶格常數(shù)下總能和聲子譜，得到不同溫度下晶格常數(shù)與自由能的關(guān)系，通過能量最低原理求其在不同溫度下的平衡晶格常數(shù)，再計(jì)算出熱膨脹系數(shù)。計(jì)算得到的熱膨脹系數(shù)在一定溫度范圍內(nèi)與實(shí)驗(yàn)值基本吻合，從而驗(yàn)證了第一性原理