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电场对铝基材料能量参数的电子层面计算研究

张建军  
【摘要】: 本文以铜、锂、铝单原子以及铝基化合物、固溶体、合金为客体,首次推导出了电场下的能量参数的计算方法,系统地定量计算研究了电场下的能量、压强、自由能、吉氏自由能、熵等能量参数。 基于Thomas—Fermi方程,推导出了单原子的熵、自由能、吉氏自由能的计算方法。在此基础上,遵循平均原子模型的要求,应用体积相加法,循环叠代的打靶法,将此方法推广到化合物、固溶体、合金。同时,确定了电场下的内势场边界条件,建立了电场下单原子、化合物、固溶体、合金的能量参数计算方法。 针对单原子、化合物、固溶体、合金,发现了能量、压强、自由能、吉氏自由能、熵等能量参数随外电场的变化均呈曲线形式,并且在极值区域附近能量参数都有升高和降低的振荡,存在两极小值点,极值区域、极大值、极小值均因温度不同而异。得出了能量参数曲线对正负电场的对称规律,铜、锂、铝等单原子呈非零点对称:Al-2.14wt.%Li固溶体呈近似零点对称;Al_3Li化合物在800K呈非零点对称,460K时呈近似零点对称;1420铝锂合金、2090铝锂合金及LY12铝合金,两种温度下都是呈近似零点对称的,460K时,正电场中的极小值要高于负电场中的极小值。 铜原子的能量参数对电场的作用最敏感,铝、锂次之;Al_3Li化合物在460K的能量值明显的低于800K的能量值,同时,低于Al-2.14wt.%Li固溶体460K时的能量值。


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