Fe、Al體彈性模量的改進(jìn)分析型嵌入原子理論研究.pdf

1、彈性模量是材料的工程應(yīng)用、構(gòu)件設(shè)計(jì)和科學(xué)研究等方面的重要物理量，也是金屬材料評(píng)定和選用以及加工工藝選擇的主要依據(jù)。隨著社會(huì)發(fā)展和國(guó)防的需要，近代航空、航天、無線電及其精密儀器工業(yè)對(duì)金屬材料的彈性有更高要求，不僅要有高的彈性模量，而且還要穩(wěn)定，所以我們要不斷地改善金屬材料的性能和探究新的金屬及金屬合金材料，并不斷地開發(fā)超高強(qiáng)高韌、高耐腐蝕、超耐熱和高彈性模量的金屬、金屬合金、復(fù)合材料和合成材料。 本學(xué)位論文應(yīng)用改進(jìn)分析型嵌入原子(

2、MAEAM)模型和非簡(jiǎn)諧理論，研究了FCC結(jié)構(gòu)金屬Al、BCC結(jié)構(gòu)金屬Fe的體彈性模量，以及它們的體彈性模量與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系，并得到如下創(chuàng)新結(jié)果： 1.采用改進(jìn)分析型嵌入原子模型計(jì)算金屬Fe、Al趨向絕對(duì)零度時(shí)的體彈性模量，所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)吻合的很好，說明改進(jìn)分析型嵌入原子模型能很好地描述BCC結(jié)構(gòu)金屬Fe、FCC結(jié)構(gòu)金屬Al趨近絕對(duì)零度時(shí)的體彈性模量。 2.結(jié)合改進(jìn)分析型嵌入原子模型和非簡(jiǎn)諧效應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)BCC

3、結(jié)構(gòu)金屬Fe、FCC結(jié)構(gòu)金屬Al的體彈性模量是溫度的二次函數(shù)： 金屬Fe為B(T)=1.732-1.87l×10-4T+7.333×10-11T2Mbar金屬Al為B(T)=0.802-1.236×10-4T+3.275×10-11T2 Mbar這一結(jié)果說明非簡(jiǎn)諧效應(yīng)是導(dǎo)致金屬材料體彈性模量隨溫度變化的主要因素。 3.結(jié)合改進(jìn)分析型嵌入原子模型和非簡(jiǎn)諧效應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)金屬Fe的體彈性模量B隨壓強(qiáng)P規(guī)律：B=1.732×10

4、11+7/9P+7.927×1011ln(P×5.773×10-12+1)，即金屬Fe的體彈性模量B隨壓強(qiáng)P增加而增大，并且遵循以下而且當(dāng)壓強(qiáng)小于4×1011Pa時(shí)與已有數(shù)據(jù)吻合很好，并發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)諧系數(shù)和第二非簡(jiǎn)諧系數(shù)都不影響體彈性模量隨壓強(qiáng)的變化規(guī)律。在壓強(qiáng)小于1011Pa時(shí)，B-P曲線相當(dāng)?shù)钠教?，即在壓?qiáng)增大時(shí)，金屬的彈性模量變化很小;在壓強(qiáng)大于1012Pa之后，曲線相當(dāng)陡，即在壓強(qiáng)增大時(shí)彈性模量急劇增大。這說明當(dāng)壓強(qiáng)較小時(shí)，晶體間距較