寬廣溫度壓力下過渡金屬狀態(tài)方程的研究.pdf

1、物態(tài)方程從出現至今已有幾百年的歷史，理論和實驗手段都已較為成熟，從十七世紀英國化學家波意爾和法國物理學家馬略特分別提出理想氣體的物態(tài)方程，到上世紀提出關于固體的鑲嵌原子模型，自然界中的氣態(tài)，液態(tài)，固態(tài)物質，大都已經建立了較為完備的物態(tài)方程形式。但是隨著科學的發(fā)展，工程技術的要求不斷提高，原先在實驗條件下都無法達到的極端條件，變?yōu)榱嗽S多材料的工作環(huán)境。而在極端條件下，物質的物態(tài)變化與在較低壓強溫度下表現出來的變化方式有很大差異，物質材料在

2、高壓下會呈現一些平時所看不到的性質，而現今許多已經建立的物態(tài)方程考慮的溫度壓強范圍已經不能滿足實際工程技術與科學研究的要求，建立寬廣溫度壓強范圍內準確合理的物態(tài)方程描述物質的物態(tài)變化行為是十分必要的。
　　 目前對金屬材料來說最成功的勢能模型是鑲嵌原子模型(EAM)，在該模型基礎上人們提出了許多種形式的物態(tài)方程來描述凝聚態(tài)物質的物態(tài)變化行為，較為流行，也是在較寬廣溫度壓強范圍內比較符合實驗數據的方程有這樣幾種，Birch-Mur

3、naghan展開、Rydberg展開和普適性的Morse表達式。這些方程都各有其優(yōu)缺點，但最重要的不足之處在于，這些狀態(tài)方程包括最近Qin等人提出的方程，要么不能給出物理上合理的結合能數據，要么誤差都比較大。即當令這些方程給出正確的結合能時，壓縮曲線的誤差就變得非常大，即結合能數據與壓縮數據不能兼顧。特別是對過渡金屬固體，誤差非常大。在本論文中，我們提出一種改進的解析方程來克服以前狀態(tài)方程中存在的這一問題。在新方程中，我們將結合能作為一

4、個參數，其它參數通過擬合實驗壓縮數據定出。將新方程應用于十種典型材料，得到了很好的結果。我們還提出一種考慮高溫下非簡諧效應的新方法，推廣了文獻的愛因斯坦模型，建立了一種較全面地考慮冷能、量子效應、非簡諧振動、電子的熱運動貢獻的聯合模型。我們將新方程擬合所得結果與一些過渡金屬元素的實驗結果進行比對，探討了我們方程對于金屬鉬的應用，在較為寬廣溫度壓強范圍內對過渡金屬鉬的物態(tài)方程和熱物理性質得到了較好的結果。
　　 本論文的引言部分概

5、括了本文的選題依據、研究意義和國內外發(fā)展動態(tài)。
　　 第二章主要概述了物態(tài)方程的基本概念、發(fā)展簡史、典型應用及目前研究物態(tài)方程的常用方法。
　　 第三章在全面地考慮冷能、量子效應、非簡諧振動、電子的熱運動貢獻，同時在對實驗數據進行分析的基礎上，提出了一種提出一種改進的解析方程。
　　 第四章是對新方程的理論分析。在第五章中將這一新的計算方法應用于對金屬鉬的研究當中并將理論計算結果和實驗數據進行驗證、分析和討論，結