铝基材料电场下能量参数的Thomas-Fermi模型计算

摘要

本文基于Thomas-Fermi模型，提出外势场与原子内势场的作用，确定外势场对体系势场边界条件的影响，建立外电场作用下的原子势场外边界条件。应用体积相加法，把单原子TF模型推广到化合物和固溶体。以Al-Mg合金系、Al-Li-Cu合金系为例，推导出了外势场下的化合物和固溶体能量参数的计算方法，系统地计算研究了电场下的自由能、吉氏自由能、熵、比热等能量参数。 计算结果表明：Al-Li-Cu系合金与Al-Mg系合金能量参数在极板电压和边界势下的变化趋势相同，极板电压下在零点附近变化较慢，在正负电场两端最大值变化趋势快。Mg5Al8的自由能在725K时大于460K时；Al-Mg固溶体的自由能随固溶度的增加而增加；Mg5Al8与Al-Mg固溶体自由能变化趋势不同，460K时固溶体高于化合物，725K时在零点附近及正电场范围内固溶体低于化合物。Al-Li-Cu系合金自由能的变化趋势与Al-Mg系类似；Al-4.0wt.﹪Cu、Al-1.0wt.﹪Li的自由能均小于Al-4.0wt.﹪Cu-1.0wt.﹪Li的自由能； 725K时Mg5Al8熵能明显高于460K，460K时的极值点更靠近零点。Al-Mg固溶体熵能随固溶度的增加而增加；460K时Al-Mg固溶体的熵能高于Mg5Al8的熵能，725K时熵能在零点附近及正电场范围固溶体的低于Mg5Al8的；Al-Cu-Li系合金熵能的变化趋势与Al-Mg系类似；725K时Al-4.0wt.﹪Cu的熵能大于Al-4.0wt.﹪Cu-1.0wt.﹪Li的熵能，而Al-1.0wt.﹪Li的熵能小于Al-4.0wt.﹪Cu-1.0wt.﹪Li的熵能； 合金的吉氏自由能、比热的变化趋势与自由能的变化趋势类似，在同温度同外电场下，同种合金的吉氏自由能高于自由能，比热的数量级很小，大约有零点几到几个eV/(K□atom)。

目录

文摘

英文文摘

前言

第1章文献综述

第2章Thomas-Fermi模型及其在混合物中的推广

第3章自由能的计算研究

第4章吉氏自由能的计算研究

第5章熵能的计算研究

第6章比热的计算研究

第7章结论

附录 本文符号名称一览表

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

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