Fe、Al體彈性模量的改進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)計和科學(xué)研究等方面的重要物理量，也是金屬材料評定和選用以及加工工藝選擇的主要依據(jù)。隨著社會發(fā)展和國防的需要，近代航空、航天、無線電及其精密儀器工業(yè)對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)用改進分析型嵌入原子(

2、MAEAM)模型和非簡諧理論，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、壓強的關(guān)系，并得到如下創(chuàng)新結(jié)果： 1.采用改進分析型嵌入原子模型計算金屬Fe、Al趨向絕對零度時的體彈性模量，所得結(jié)果與實驗測量數(shù)據(jù)吻合的很好，說明改進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趨近絕對零度時的體彈性模量。 2.結(jié)合改進分析型嵌入原子模型和非簡諧效應(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)合改進分析型嵌入原子模型和非簡諧效應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)金屬Fe的體彈性模量B隨壓強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P增加而增大，并且遵循以下而且當(dāng)壓強小于4×1011Pa時與已有數(shù)據(jù)吻合很好，并發(fā)現(xiàn)簡諧系數(shù)和第二非簡諧系數(shù)都不影響體彈性模量隨壓強的變化規(guī)律。在壓強小于1011Pa時，B-P曲線相當(dāng)?shù)钠教?，即在壓強增大時，金屬的彈性模量變化很小;在壓強大于1012Pa之后，曲線相當(dāng)陡，即在壓強增大時彈性模量急劇增大。這說明當(dāng)壓強較小時，晶體間距較