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金属间化合物晶体结构和振动性质的原子级模拟

作　者: 田慧军
导　师: 邵晓红；钱萍
学　校: 北京化工大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 金属间化合物 原子间相互作用势 择优占位 晶格振动
分类号: O562.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 47次
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内容摘要


本论文利用由陈氏晶格反演方法获得的原子间相互作用势,对稀土金属间化合物以及锕系金属间化合物的晶体结构、相稳定性、择优代位以及热力学性质等进行了研究。主要成果是:（1）模拟计算RMn12-xFex（R=Y,Ho,Er）金属间化合物的结构性质,计算结果表明第三组元Fe优先占据8f晶位,计算的晶格常数与实验结果符合较好。此外,利用晶格反演的原子间相互作用对势对复杂结构RMn12-xFex的一些力学性质如弹性常数和体模量进行了模拟计算,并首次探讨了该体系的声子态密度曲线及德拜温度。（2）模拟计算RCo2Al8（R=La,Ce,Pr）化合物的结构性质。计算的晶格常数和原子的配位数与实验值符合的很好。我们还研究了这些材料的一些简单力学性质,如弹性常数和体模量等,并且用相同的势对振动模式做了相应的定性分析。（3）利用原子间相互作用对势研究了锕系金属间化合物Th3Co4+xAl12-x和U3Co4+xAl12-x的结构和力学性质。计算结果表明稳定元素Co优先替代6h晶位上的Al原子。在U3Co4+xAl12-x化合物中计算所得的晶格常数和实验数据也是很吻合的。此外,利用相同的对势还研究了它们的弹性常数和体模量。（4）探讨了过渡金属M对化合物UCu3M2Al7和UCu4MAl7（M=Cr,Mn,Fe）结构性质的影响。计算所得的晶格参数和实验结果符合得很好。此外,我们还计算了晶格振动性质如声子态密度,比热和振动熵等。（5）研究了UMxAl12-x（M=Fe,Co,Ni,Cr,Mn）以及UMxAl12-xHx的相稳定性,择优占位,弹性常数和体模量等。计算结果表明Fe,Co,Ni,Cr和Mn优先占据8f晶位,间隙H原子占据2b晶位。计算的晶格常数和文献的报导值符合的很好。此外,我们还首次研究了这些化合物的声子态密度。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
引言  13-15
第一章 绪论  15-20
  1.1 永磁材料的介绍及其应用  15-16
  1.2 稀土永磁材料的发展  16-17
  1.3 锕系金属间化合物的研究  17-18
  1.4 我国稀土以及钍资源的发展现状  18-19
  1.5 本课题的研究背景及内容  19-20
第二章 基本理论与计算方法  20-30
  2.1 基本理论  20-23
    2.1.1 材料模拟设计  20
    2.1.2 原子间相互作用势  20-23
  2.2 计算方法  23-30
    2.2.1 陈氏晶格反演方法  23-24
    2.2.2 等效势的获得  24-25
    2.2.3 力学性质的计算  25-26
    2.2.4 晶格振动的计算  26-28
    2.2.5 其他方法  28-30
第三章 金属间化合物结构性质和晶格振动的研究  30-59
  3.1 RMn_(12-x)Fe_x(R=Y,Ho,Er)结构和性质的原子级模拟  31-38
    3.1.1 RMn_(12-x)Fe_x(R=Y,Ho,Er)相稳定性和择优占位  31-36
      3.1.1.1 二元系RMn_(12)的结构  32-33
      3.1.1.2 三元R(Mn,Fe)_(12)合金的相稳定性和择优占位  33-35
      3.1.1.3 随机移动的稳定性  35
      3.1.1.4 简单力学性质的计算  35-36
    3.1.2 RMn_(12-x)Fe_x(R=Y,Ho,Er)振动性质的研究  36-38
      3.1.2.1 RMn_(12-x)Fex(R=Y,Ho,Er)的声子态密度  36-37
      3.1.2.2 RMn_(12-x)Fe_x(R=Y,Ho,Er)的热力学性质  37-38
    3.1.3 结论与讨论  38
  3.2 RCo_2Al_8(R=La,Ce,Pr)结构和性质的原子级研究  38-44
    3.2.1 RCo_2Al_8(R=La,Ce,Pr)相稳定性和择优占位  38-41
      3.2.1.1 RCo_2Al_8(R=La,Ce,Pr)的结构  39
      3.2.1.2 随机移动的稳定性  39-40
      3.2.1.3 简单力学性质的计算  40-41
    3.2.2 RCo_2Al_8(R=La,Ce,Pr)的振动性质  41-44
      3.2.2.1 RCo_2Al_8(R=La,Ce,Pr)的声子谱  41-43
      3.2.2.2 RCo_2Al_8(R=La,Ce,Pr)的德拜温度  43-44
    3.2.3 结论与讨论  44
  3.3 Th_3Co_4+xAl_(12-x)和U_3Co_(4+x)Al_(12-x)相稳定性和择优占位  44-50
    3.3.1 Th_3Co_4+xAl_(12-x)和U_3Co_(4+x)Al_(12-x)的结构  45
    3.3.2 Th_3Co_4+xAl_(12-x)和U_3Co_(4+x)Al_(12-x)的相稳定性和择优占位  45-48
    3.3.3 随机移动的稳定性  48
    3.3.4 Th_3Co_4+xAl_(12-x)和U_3Co_(4+x)Al_(12-x)的简单力学性质的计算  48-49
    3.3.5 定性分析  49-50
    3.3.6 结论与讨论  50
  3.4 UCu_3M_2Al_7和UCu_4MAl_7(M=Cr,Mn,Fe)结构和性质的研究  50-57
    3.4.1 UCu_3M_2Al_7和UUCu_4MAl_7的相稳定性和择优占位  50-53
      3.4.1.1 UCu_xAl_(12-x)体系的结构  50
      3.4.1.2 UCu_xAl_(12-x)体系的相稳定性和择优占位  50-52
      3.4.1.3 计算结果的对比  52
      3.4.1.4 UCu_xAl_(12-x)体系的简单力学性质的计算  52-53
    3.4.2 UCu_3M_2Al_7和UCu_4MAl_7振动性质的研究  53-57
      3.4.2.1 UCu_5Al_7衍生物的声子谱  53-56
      3.4.2.2 UCu_5Al_7衍生物的热力学性质  56-57
    3.4.3 结论与讨论  57
  3.5 UM_xAl_(12-x)(M=Fe,Co,Ni,Cr,Mn)及UM_xAl_(12-x)H_x结构和性质的研究  57-59
    3.5.1.UM_xAl_(12-x)(M=Fe,Co,Ni,Cr,Mn)以及UM_xAl_(12-x)H_x的择优占位和相稳定性  57-58
    3.5.2.UM_xAl_(12-x)的振动性质  58-59
第四章 结论与前景  59-61
  4.1 结论  59-60
  4.2 发展前景  60-61
参考文献  61-65
附录  65-68
致谢  68-69
研究成果及发表的学术论文  69-70
作者和导师简介  70-71
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  71-72

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 分子物理学、原子物理学 > 原子物理学 > 原子间的作用、激发与电离
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