Электронная структура, когезионные свойства и прочность твердофазных веществ

• Автор: Медведева, Надежда Ивановна
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 302 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1. Моделирование когезионных и прочностных свойств твердых тел.

1.1. Основные приближения методов ЛМТОПАС и ПЛМТО

1.2. Характеристики основного состояния и химической связи

1.3. Расчет когезионных свойств для нестехиометрических и легированных систем

1.4. Энергии образования поверхности и интерфейса.

1.5. Моделирование структуры дислокаций.

1.6. Моделирование процесса разрушения твердых тел

1.7. Задачи и объекты исследования

2. Электронное строение и когезионные свойства твердых растворов и соединений в системе ТЦА1,С,1Ч .
2.1. Электронная структура кубических твердых растворов Т1хА1уС,Ыг
2.2. Гексагональные тройные соединения ЛзвГСг, Т1зА1С2, Т1зА1Ы2 и твердые растворы на их основе
2.3. Электронные свойства перовскитоподобных соединений ТА1Ы, ТА1С, ТьваС.
2.4. Выводы.
3. Электронная структура и когезионные свойства дикарбидов и диоксидов .
3.1. Сравнение зонной структуры и химической связи УС2 , УС и 8гС
3.2. Моделирование разупорядочения в структуре СаС2.
3.3. Зонная структура и валентность иттербия в УЬС2 и УЬЫ
3.4. Химическая связь и влияние эффектов самодействия в диоксидах
3,4г, 5г переходных металлов.
3.5. Выводы
4. Дибориды переходных 3,4, 5металлов электронная структура, химическая связь, стабильность. Сверхпроводимость в 2.
4.1. Дибориды 3, 4, 5 металлов со структурой типа Л1В2.
4.2.Неэмпирическая оценка межатомных взаимодействий в диборидах
4.3. Электронная структура и стабильность диборидов технеция, рения, рутения и осмия.
4.4. Особенности электронной структуры и химической связи в 2.
4.5. Градиенты электрического поля в диборидах и эффект давления
на 7с в 2.
4.6. Моделирование дефектных систем на основе 2.
4.7. Электронная структура и возможность сверхпроводимости в соединениях структурно и химически родственных
4.8. Выводы
5. iii подход к описанию прочности, пластичности и хрупкости особенности механических свойств гцкметаллов I и
5.1. Моделирование структуры ядра дислокации в модели ПайсрлсаНабарро
5.2. Механические свойства иридия. Характеристики разрыва
иридия и золота.
5.3. Структура дислокаций в иридии и золоте
5.4. Образование моновакансий в иридии и золоте
5.5. Сравнение иридия с другими гцкмсгаллами .
5.6. Выводы
6. Первопринципное моделирование хрупкости и пластичности i и .,
6.1. Механические свойства i и .
6.2. Моделирование разрыва i и .
6.3. Моделирование процесса скольжения, расчет у поверхности.
6.4. Структура ядра дислокации, пайсрлсовское напряжение.
6.5. Заключение
7. Влияние примеси на электронную структуру, химическую связь, локальную геометрию и механические свойства iI и I.
7.1. Электронная структура и химическая связь в двойных и тройных сплавах
iI и I
7.2. Позиции замещения для примесей в iI и I.
7.3. Влияние примеси на локальную кристаллическую структуру iI.
7.4. Твердорастворное упрочнение в iI
7.5. Энергетические характеристики разрыва и энергии дефекта упаковки для тройных сплавов iI
7.6. Заключение.
8. Первопринципнос исследование образования композитов iI и способов улучшения их характеристик.
8.1. Геометрия, электронная структура и энергетические характеристики интерфейса i I
8.2. Влияние примесей титана и рения на свойства основного состояния молибдена.
8.3. Характеристики основного состояния сплавов .
8.4. Особенности электронной структуры и поверхность Ферми для оцк сплавов .
8.5. Рениевый эффект в тугоплавких оцк металлах
8.6. Механизм образования и роль СгМосплотиоупакованных
частиц.
8.7. Выводы
Заключение
Литература


Сравнение энтальпий образования, рассчитанных для большого ряда соединений в системе i методами ЛМТОПАС и ПЛМТО показало необходимость полнопотенциального подхода для неплотноупакованных структур типа А, для которых использование метода ПАС приводит к заниженной величине и дает неправильную теоретическую фазовую диаграмму . Установлена почти постоянная разница между рассчитанными и экспериментальными значениями Ес0,ц, например, для карбидов ПМ систематическое отклонение равно Ридбатом, приблизительно такое же значение найдено для нитридов ПМ . В для большого ряда соединений показано, что различия между теорией и экспериментом 2 Ридбатом, данный факт связывается с переоценкой в методах, базирующихся на приближении локальной плотности. Использование градиентных поправок к обменнокорреляционному потенциалу позволяет существенно улучшить погрешность расчета характеристик основного состояния параметры решетки, модули упругости, энергии сцепления 6,7 и как, например, показали расчеты структурных свойств i, и приводит к правильной последовательности фаз с ростом давления. Обе характеристики и Еогт являются интегральными, т. Анализ вкладов отдельных атомных состояний может быть проведен на основе парциальных давлений рф относящихся к отдельным атомам и квантовым числам , взвешенная сумма которых определяет полное давление Р. В приближении ПАС давление может быть вычислено без прямых расчетов зависимости . ЗрА К,,5,5,г
Е1 РМ,. Еч, и 4 радиальная часть МТорбитали и ее производной для энергии Е, потенциал на сфере, рг схсг электронная и обменнокорреляционная плотности для . Полное давление является суммой взвешенных парциальных давлений
где веса я Рц электростатический вклад в давление. Использование 1. В равновесном состоянии кристалла суммы положительных и отрицательных давлений скомпенсированы и полное давление 0. Такой подход был использован для исследования природы химической связи и закономерностей изменения свойств основного состояния оксидов 3ПМ , актинидов и их карбидов и нитридов , карбидов и нитридов 3, 4, 5 ,,,, дикарбидов и диоксидов . Для оксидов было получено, что основные эффекты связывания обусловлены отрицательными давлением электронов и давлением Маделунга Лд, определяющим чисто ионную составляющую связи. При значении параметра решетки близком к экспериментальному эти давления компенсируются положительными давлениями и р рр состояний металла, а изменение давлении и Л с объемом намного меньше, чем антисвязывающих давлений и рр. В ,,, было показано, гто отрицательное связывающее давление коррелирует с напряжением разрыва химической связи при всестороннем гидростатическом растяжении, а положительное антисвязывающее давление коррелирует с объемным модулем упругости, расчет парциальных давлений позволяет предсказывать упругие и прочностные характеристики. В качестве примера на рис. Рис. Зависимости полного давления и его компонент давления от периода решетки для МЬС 1 полное давление Р компоненты 2 р ЫЬ 3 рлоОЩ, 4 ргС2р 5 раС2в, 6
Кроме давления , обусловленного плотностью состояний, на рис. С, вклады в полное давление от примесей состояний к С2 зонам раС2ь, к гибридной р1зоне раС2, а также давление состоянии собственно металлических зон аМЬ4. Р0, компенсирующее межатомное притяжение, осуществляется за счет быстрого повышения при сжатии кристалла энергии квазисвободных 7состояний атомов металла, примешивающихся к С2б и гибридной р1 зонам. ЫЪЫЬ, соответствует весьма незначительное давление 7МЬ4, в результате вклады состояний этой полосы как в модуль упругости, так и в энергию сцепления невелики. Высокие значения модуля упругости и энергии сцепления обусловлены взаимодействиями металлуглерод. Е,1Е ЯР. НтаГ РгГг , 1. С Ъ Г. Бриллюэна
1. Здесь одноэлектронные атомные энергии, пц числа заполнения того состояния атома. ЙЯи. А КС,,АС. М 1. Еь 1кц Г ДДе Д , 1. Пренебрегая малыми электростатическим и обменнокорреляционным членами, которые важны при сильных искажениях решетки или резком изменении магнитных свойств, энергия отдельной химической связи Еи. Х 2Х 1.