Введение к работе
Актуальность темы. Электронное строение твердых тел всегда интересовало исследователей как с теоретической, так и с практической точки зрения. Целый ряд физических характеристик
ные определяется, в основном, их электронной структурой. Поэтому в последние годы большое внимание уделяется разработке методов изучения электронной структуры твердых тел на основе фундаментальных квантовомеханических законов без привлечения экспериментальной информации. Наибольший успех в этой области достигнут в изучении идеальных кристаллических веществ. Однако расчеты электронной структуры и термодинамических свойств неупорядоченных сплавов либо ограничивались неупорядоченными сплавами замещения с элементами, имеющими близкое электронное строение либо проводились достаточно громоздкими методами. Особый интерес проявляется к исследованию влияния особенностей в энергетическом спектре на характеристики металлов. К таким особенностям приводит, в частности, изменение топологии поверхности Ферми - электронный топологический переход (ЭТП). Поэтому разработка эффективных методов, позволяющих рассчитывать электронную структуру, поверхность Ферми, изучать электронные топологические переходы и их влияние на термодинамические характеристики различных твердых тел "из первых принципов" квантовой механики представляется актуальной и интересной задачей.
Цель работы I. Разработка в рамках теории функционала электронной плотное-
ти эффективной схемы расчета электронной структуры, сечений поверхности Ферми (ПФ) и термодинамических свойств неупорядоченных сплавов.
-
Исследование топологии поверхности Ферми неупорядоченных сплавов переходных металлов в системах Ag-Pd и MoRe и влияния электронных топологических переходов на термодинамические свойства сплавов.
-
Обобщение и применение разработанных методик для исследования электронной структуры и свойств основного состояния неупорядоченных СПЛаВОВ СИСТеМЫ Mo-Re-W.
Научная новизна. Разработан эффективный и последовательный подход для определения в рамках функционала электронной плотности и приближения когерентного потенциала электронных характеристик, топологии поверхности Ферми и термодинамических свойств неупорядоченных металлических сплавов замещения.
Впервые выполнен последовательный анализ изменений топологии поверхности Ферми в системе Ag-Pd. Обнаружено, что в системе существует четыре электронных топологических перехода. Проведены расчеты термодинамических свойств системы Ag-Pd во всем концентрационном интервале существования твердого раствора и показано, что изменение топологии поверхности Ферми является причиной появления особенностей на концентрационной зависимости термодинамических свойств.
Проведен расчет термодинамических свойств, электронной структуры и сечений поверхности Ферми неупорядоченных сплавов системы Mo-Re. Показано существование двух электронных топологических переходов типа - образование полости и образование перемычки.
Впервые проведены расчеты электронной структуры и свойств основного состояния трехкомпонвнтных неупорядоченных сплавов системы Mo-Re-W. Показано, что в области малых концентраций w имеют место ЭТП аналогичные существующим в системе Mo-Re и обнаружено, что добавление 5 ат.% Re в сплав с любой концентрацией Мо и W приводит к ЭТП типа образования
Практическая значимость работы.
Разработана эффективная программа для расчета электронной структуры, сечений поверхности Ферми и термодинамических свойств широкого спектра неупорядоченных сплавов. Обобщение метода на многокомпонентные системы позволяет приблизиться к расчету характеристик реальных сплавов.
Теоретически рассчитаны характеристики неупорядоченных фаз, присутствующих в сплавах Mo-Re, Mo-Re-W, нашедших в последние годы широкое практическое применение в качестве тугоплавких материалов, изучено влияние w на свойства сплавов системы Mo-Re.
Разработанные программы могут быть использованы при исследовании других металлических систем, экспериментальное исследование которых затруднено или дорогостояще.
Основные научные результаты, выносимые на защиту.
-
Результаты расчета электронной структуры и свойств основного состояния неупорядоченных сплавов бинарных систем Ag-Pd и Mo-Re.
-
Результаты исследования "из первых принципов" электронных
ТОПОЛОГИЧеСКИХ ПервХОДОВ В Системах Ag-Pd И Mo-Re.
3. Обобщение метода ЖТО-ПКП на многокомпонентные системы и
результаты исследования электронной структуры и термодинамических свойств неупорядоченных сплавов системы Mo-Re-W.
Апробация работы.
Основные результаты работы доложены на Всесоюзном совещании "Моделирование физико-химических систем и технологических процессов в металлургии" (Новокузнецк, 1991 г.)
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 3 печатных работах.
Структура и объем диссертации. Материал диссертации изложен на НО страницах машинописного текста, содержит 26 рисунков, 5 таблиц, библиография - 70 наименований.
диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, заключения и списка литературы.