金屬材料在寬廣溫度壓強區(qū)間熱物理性質(zhì)的研究.pdf

1、物態(tài)方程（Equation of State）是描述處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)的物質(zhì)系統(tǒng)中各狀態(tài)變量之間關(guān)系的一個函數(shù)表達(dá)式，用來表達(dá)在一定熱力學(xué)條件下物質(zhì)的性狀。對它的研究是物理學(xué)中的一個基礎(chǔ)課題和重要內(nèi)容。對固體物態(tài)方程的研究是生產(chǎn)、軍事國防和其它學(xué)科發(fā)展的需要，是固體材料在現(xiàn)實生產(chǎn)、生活中能被廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。固體物態(tài)方程的研究在熱力學(xué)、統(tǒng)計物理學(xué)、凝聚態(tài)物理、原子與分子物理、地球物理、天體物理、化學(xué)物理等基礎(chǔ)學(xué)科中是不可缺少的，同時在材料

2、科學(xué)、能源工程、爆炸力學(xué)、武器物理、宇宙技術(shù)等應(yīng)用科學(xué)中也具有重要的應(yīng)用價值。
　　本文主要論述了固體物態(tài)方程的基本理論及金屬材料的熱力學(xué)性質(zhì)，研究分析了一些具有實用價值的固體態(tài)方程。利用解析平均勢場方法（AMFP）結(jié)合自由體積理論（FVT）及分子間相互作用勢模型提出并改進(jìn)了幾個簡單固體的解析物態(tài)方程。并將這些物態(tài)方程用于研究固體金屬材料，尤其是過渡金屬材料的熱物理性質(zhì)的研究中。
　　第一章簡單介紹了固體物態(tài)方程的研究背景、

3、意義和國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)。對自由體積理論的發(fā)展和研究現(xiàn)狀進(jìn)行了回顧。對固體解析物態(tài)方程研究的理論基礎(chǔ)和依據(jù)做了簡要介紹，并對不同理論的優(yōu)缺點進(jìn)行了比較。
　　第二章主要是對Baonza方程和普遍化的Lennard-Jones（GLJ）物態(tài)方程進(jìn)行修正使其能正確的考慮熱效應(yīng)，并找到一個通過試驗數(shù)據(jù)求解零溫冷壓下方程參數(shù)的方法。將新建立的物態(tài)方程應(yīng)用于金屬鋯中，利用已有的實驗數(shù)據(jù)確定方程參數(shù)。最后，將兩個物態(tài)方程所得的計算結(jié)果與現(xiàn)有實驗數(shù)

4、據(jù)進(jìn)行比較，考察物態(tài)方程的精度和適用范圍并給出簡要的結(jié)論。
　　第三章用解析平均場方法來研究金屬鋯的熱力學(xué)性質(zhì)，推導(dǎo)出了亥姆霍茲自由能，內(nèi)能和物態(tài)方程。在本章中我們采用了 Morse勢。通過擬合三相鋯的摩爾體積確定了四個勢參量。計算得到的α，β和ω相鋯的摩爾體積和現(xiàn)有的實驗數(shù)據(jù)符合的相當(dāng)好，結(jié)果證實了解析平均場方法對研究鋯的熱物理性質(zhì)非常有效。
　　第四章主要是對普遍化的 Morse物態(tài)方程進(jìn)行了修正使其能夠正確的包含結(jié)合能

5、數(shù)據(jù)，并將修正的 Morse物態(tài)方程與通過 Rose方法得到的四參數(shù)修正 Rose方程（MR EOS）進(jìn)行比較。把新建立的Morse物態(tài)方程應(yīng)用到對5種典型過渡金屬熱力學(xué)性質(zhì)的研究中，結(jié)果表明在所有的壓強范圍內(nèi)，修正的 Morse物態(tài)方程的擬合結(jié)果最好。通過比較很明顯可以發(fā)現(xiàn) MR物態(tài)方程的壓強和結(jié)合能在(0V/V)≈0.005和(0V/V)>1范圍內(nèi)存在不合理的振蕩現(xiàn)象。
　　第五章建立了一個沒有不合理振蕩，并能正確結(jié)合能數(shù)據(jù)的