Разработка методики расчета термодинамических, физических свойств и фазовых равновесий в бинарных системах и применение к системам железо-хром и уран-цирконий

• Автор: Васильев, Дмитрий Альбертович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
АКТУАЛ ЬНОСТЬ ТЕМ Ы
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
НАУЧНАЯ НОВИЗНА
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ
ПУБЛИКАЦИИ
ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ В ОБЛАСТИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДС
1.1.1 Применение различных моделей для расчетов ДС
1.1.2 Различные методы термодинамических расчетов
1.1.2.1. Методика расчета ДС
1.1.2.2. Использование СА1РНА0 метода для расчета ДС
1.1.2.3. Первопринципные расчеты для получения термодинамических данных
Метод теории функционала плотности (ТФП)
Метод разложения энергии по кластерам и применения перволринципных расчетов
Метод вариации кластеров(МВК) в перволринципных расчетах
1.1.3 Применение термодинамических расчетов ДС для сплавов атомной энергетики
1.2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
1.2.1 Феноменологические модели
1.2.2 Физико-эмпирические модели (независимые подсистемы)
1.2.3 Физические модели с внутренними степенями свободы (для ОЦК)
1.3. ВЫВОДЫ ИЗ АНАЛИЗА ЛИТЕРАТУРНОГО ОБЗОРА
ГЛАВА 2 РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТОВ
2.1 Развитие метода расчета для феноменологической модели
2.1.1. Метод оптимизации параметров взаимодействия с регулировкой шага
2.1.2. Метод расчетов нонвариантных равновесий в бинарных системах
2.2. Развитие метода расчета для физико-эмпирической модели
2.3. Выводы из второй главы
ГЛАВА 3 ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛЕЙ И МЕТОДИК РАСЧЕТА К СИСТЕМАМ Ч-гЯ, БЕ-СЯ
3.1. Система и-гя
Методика расчетов
3.1.1. Выбор моделей для расчетов
3.1.2. Оценка параметров стабильности для метастабильных фат чистых компонентов..

3.1.3. Оценка параметров стабильности для метастабильных фаз и и Zr
3.1.4. Методика решения обратных задач
3.1.5. Оптимизационный расчет параметров взаимодействия и параметров стабильности
3.2 Система Ре-Сл
3.2.1 Физико-эмпирическая модель
3.3. ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ
ВЫВОДЫ
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК РАБОТ ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
1. Блок схема расчета по методу Нелдера - Мида
2. Блок схема регулировки шага в методе Нелдера - Мида
3. Блок-схема расчета канод неизоморфных растворов
4. Блок-схема расчета канод изоморфных растворов
5. Список сокращений и обозначений, используемых в работе

Введение
Для решения материаловедческих задач проектирования новых материалов необходимо знание термодинамических и физических свойств сплавов, которые потенциально могут быть использованы в создании этих материалов. Знание температурных зависимостей фазовых равновесий для температурных диапазонов, в которых предполагается использовать разрабатываемый новый материал является очень важным как для оценки химической совместимости, так и для оценки термодинамической стабильности используемых материалов.
Рис. 1.1. Секция Ри-и-гг топливной таблетки и графики распределения Ри, II и Ъх по радиусу [5].
Для решения задачи создания металлического ядерного топлива для реакторов необходимо знание термодинамического описания системы J-Zr, поскольку она является важной подсистемой тройной системы 1)-Ри-2г, на базе

Ет, (р) = I V(r)p(r)d3r + Т[р] + ^-jP^)P^')d3rd3r'+Exc[p]. (1.10) J 2 J r - r I
p(r)p(r')
Где первый член ^V(r)p(r)dir обозначает энергию Кулоновского
взаимодействия между электронами и ядрами, Г[р] - кинетическая энергия
электронного взаимодействия, Ехс[р]- функция обменного взаимодействия.
Кон и Шам [99] показали, что корректная плотность в этом уравнении задается с помощью самосогласованного решения набора одиночных частиц вытекающего из уравнения подобного уравнению Шредингера:
В (1.11), Vxc представляет обмено- корреляционный потенциал Vxc = дЕхс[р/др(г). Таким образом можно получить соответствующую электронную плотность более легким путем, чем решая уравнение Шредингера для много-частичной задачи. В расчетах, уравнение Кон- Шэма (1.11) для одной частицы решается раздельно на сетке модельных точек в неприводимой части зоны Бриллюэна, и полученные орбитали используются для построения зарядовой плотности.
Первопринципные расчеты основанные на ТФП, в настоящее время, могут разделяться на два подхода; один использует псевдопотенциалы и относительно простые базовые методы, и другой использующий более сложные базисные методы, как например, метод полно-потенциальных линеаризованных присоединенных плоских волн (FLAPW, full potential linearized augmented plane wave), который дает точные результаты энергии образования для металлов. FLAPW метод встроен в программный пакет первопринципных расчетов WIEN2k [100]. Он является одним из самых точных методов расчета электронных плотностей, и позволяет выполнять точные расчеты полной энергии твердых тел. FLAPW метод использует схему решения много -электронных задач основанных на технике приближения локальной спиновой
одной частицы,
компонент Хартрэя электрон
s/r,{r)= - A-VJ+F(r) + e2x Г 2m J
£Ща3г’+Гхс(г) ¥i{r). (1.11)
г — Г