高压高温条件下铍弹性性能数值模拟

摘要

基于密度泛函理论（DFT）的平面波赝势方法对密排六方结构（hcp）铍（α-Be）的弹性性能进行了第一性原理计算研究。利用Material Studio软件的CASTEP模块并采用广义梯度近似（GGA）完成计算。分别得到了铍单晶体的弹性常数,铍多晶体的体积模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比等参数对外加静水压变化（0~100 GPa）和对环境温度（0~1300 K）变化的变化规律。还利用第一性原理数值模拟方法对体心立方结构（bcc）的铍（β-Be）的弹性性能进行了计算。计算结果与文献实验数据符合度高。结果显示：各弹性参数值随压力的增长而单调增加,升温过程的影响作用则相反;描述铍晶体变形耦合性的C12和C13对压力或温度变化比其他弹性参数更为敏感;加压过程使铍晶格结构参数c/a值增加并趋向理想密排值,而在温升过程中这个值则持续降低;加压过程是一个原子密堆度提高的过程,据此对铍高压hcp-fcc（面心立方结构）相变的可能性和实现形式进行了讨论。