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Pd_(3-x)Rh_xV合金的弹性性能

作　者: 王桃芬
导　师: 唐壁玉
学　校: 湘潭大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 第一性原理 钯基合金 二元合金 三元合金 电子结构 力学性质
分类号: O482.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 24次
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内容摘要


钯合金是以钯为基体,与一个或多个元素组成的合金,其具有熔点高,密度小,化学稳定性、耐蚀性、抗氧化性、热稳定性好等一系列优越的性能。它在电接触材料,电阻材料,医用材料,器皿材料,饰品材料等领域显示了广阔的应用价值。目前,对钯合金的研究相对较少,特别是对钯钒合金以及钯的三元合金在结构以及力学性能等方面的研究均相对较少。本文运用相对成熟的可以用来计算固体及表面性质的第一性原理对Pd3-xRhxV合金进行了研究。第一部分详细计算了两种典型结构(L12,D022)的二元钯合金（Pd3V）的结构、电子和力学性质;第二部分计算了铑的加入对三元钯合金的电子结构和力学性能等方面的影响。该文主要从下面五章展开分析讨论:（1）第一章,概述了钯合金的特点及其应用范围、二元钯合金的国内外研究现状,并介绍了钯合金的理论研究概况。重点通过对钯合金的主要发展趋势以及应用前景进行分析,确定了本文的主要研究内容。（2）第二章,简单介绍了密度泛函理论的基本内容,介绍了本文运用的计算软件（VASP）的基本理论以及该软件包的基本结构和使用方法。（3）在第三章中,采用第一性原理方法计算了两种结构(L12,D022)类型晶体二元钯合金（Pd3V）的电子结构、力学性质、机械性能等。通过对晶格常数（a）、结合能（E）、形成热（ΔH ）等多方面的计算分析表明:计算出来的晶格常数值与实验理论分析值基本一致,L12结构中每个原子平均电子总能、形成热、结合能都比D022结构类型相应晶体的要高,因此,在晶体结构方面,二元Pd3V合金更倾向于D022类型。另外,二元Pd3V合金两种不同结构(立方L12和四角D022)的弹性常数与弹性模量（包括体模量（B）,剪切模量（G）,杨氏模量（Y）,泊松比（ν））等的计算和探讨,这将为新合金的设计提供一定的理论依据。（4）第四章,采用第一性原理方法计算了铑取代Pd3V中部分Pd的三元合金Pd2RhV和PdRh2V的结构和力学性质。三元钯合金的晶格常数计算表明,铑加入合金后,两种晶体类型的(L12,D022)晶格常数减小,两种结构均变的更加稳定。通过两种合金结合能和形成热的比较,进一步确认铑的加入有利于L12和D022晶体结构的稳定。弹性常数和弹性模量分析也发现,铑的加入有利于合金弹性性能的改善,且在PdRh2V合金中表现更加明显。（5）在第五章中,主要对本文的研究工作进行了总结,并根据本文计算的结果对钯合金的应用和发展趋势进行一定的展望。本文的研究结果有望对钯基合金材料的实验研究提供理论指导意义,对进一步开发新型的钯基合金材料提供理论依据。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 引言  9-18
  1.1 钯合金的特点及应用  9-14
    1.1.1 钯合金的特点  11
    1.1.2 钯合金的应用  11-14
  1.2 二元钯合金的研究现状  14-16
  1.3 钯合金的发展方向  16
  1.4 钯合金的理论研究现状  16-17
  1.5 本文的研究内容、目的及意义  17-18
    1.5.1 研究目的和意义  17
    1.5.2 研究内容  17-18
第2章 计算方法  18-30
  2.1 密度泛函理论  19-20
  2.2 交换关联泛函近似  20-21
  2.3 波函数的处理  21-24
    2.3.1 平面波基矢  22
    2.3.2 赝势方法  22-24
  2.4 算法处理  24-25
  2.5 计算模型与分析方法  25-28
    2.5.1 材料的结合能和形成热  25
    2.5.2 晶体弹性常数  25-27
    2.5.3 晶体弹性模量  27-28
    2.5.4 电荷密度和电子态密度  28
  2.6 VASP 软件包简介  28-30
第3章 二元合金Pd_3V 的电子结构和力学性质  30-40
  3.1 引言  30-31
  3.2 计算参数、模型及方法  31-33
  3.3 Pd_3V 合金的计算结果与讨论  33-39
    3.3.1 晶格常数  33-34
    3.3.2 Pd_3V 合金的L1_2 和D0_(22) 型结构的形成热与结合能  34-35
    3.3.3 Pd_3V 态密度分析  35-37
    3.3.4 Pd_3V 合金弹性计算和分析  37-39
  3.4 小结  39-40
第4章 三元钯合金Pd_2RhV 和PdRh_2V 的结构和力学特性  40-49
  4.1 引言  40
  4.2 计算参数和模型  40-41
  4.3 三元钯合金的计算结果与讨论  41-48
    4.3.1 晶格常数  41-42
    4.3.2 两种类型Pd_(3-x)Rh_xV 合金形成热与结合能的计算及分析  42-44
    4.3.3 三元合金Pd_2RhV 和 PdRh_2V 态密度分析  44-47
    4.3.4 Pd_2RhV 和PdRh_2V 弹性计算和分析  47-48
  4.4 小结  48-49
第五章 总结与展望  49-50
  5.1 总结  49
  5.2 展望  49-50
参考文献  50-56
致谢  56-57
个人简介  57
攻读硕士学位期间发表的论文  57

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 固体性质 > 力学性质与声学性质
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