《空位及He-3原子對量子晶體He-4中位錯性質的影響》是依託重慶大學，由吳小志擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：空位及He-3原子對量子晶體He-4中位錯性質的影響
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳小志
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
近年來，隨著超固性在量子晶體He-4中的發現，促進了人們對其形成機制的深入探討。目前，理論和實驗結果均表明量子晶體的超固性和剪下模量反常不是量子晶體的一種本徵行為，而是與內部缺陷（位錯、空位、He-3雜質）相互作用密切相關的巨觀性質。為了更好地理解量子晶體的超固性和剪下模量反常，需要對量子晶體內部位錯缺陷性質有一個必要的認識。本項目在考慮離散效應修正的改進型Peierls-Nabarro(P-N)理論的框架下,結合Shadow Wave Function（SWF）方法確定的廣義層錯能及彈性常數研究HCP結構He-4量子晶體中位錯的芯結構和Peierls應力。通過與不存在空位和He-3雜質原子的量子晶體He-4中的位錯性質進行比較，重點分析空位對位錯的潤滑效應和He-3雜質原子對位錯的釘扎效應。
結題摘要
項目資助期間主要研究了空位和替位反位原子等點缺陷、溫度、壓強等對廣義層錯能和廣義面錯能的貢獻，在此基礎了進一步研究了位錯的芯結構、Pererls應力及FCC金屬及合金的孿晶能力。主要結果(論文主要發表在Intermetallics, European Physics Journal B, Chinese Physics B和Computational Materials Science等期刊上)如下：（1）通過第一性原理分析點缺陷對層錯能的貢獻，發現只有滑移面附近的缺陷對層錯能產生影響，驗證了層錯能計算的局域效應；研究了點缺陷（Ni空位、Ni反位、Cr和Pt替位）對NiAl二階和三階彈性常數的影響，利用脆塑性轉變圖發現Ni反位、Cr、Pt和壓強能增強NiAl的塑性。（2）計算了高壓下離子晶體MgO和CaO的彈性常數、廣義層錯能。在包含各向異性的改進Peierls-Nabarro理論框架下研究了1/2<110>{110}位錯的芯結構和Peierls應力，發展了求解位錯方程的Foreman方法，使求解過程更加簡潔。（3）在研究MgB2中的位錯缺陷時，發現文獻對已有實驗結果解釋的錯誤。文獻上通過透射電子顯微鏡觀察到MgB2的層錯並認為該層錯來自於如下位錯分解<1000> → 1/3 <1-100> + SF + 1/3 <2100>。通過第一性原理計算得到的廣義層錯能表明文獻提出的分解方式導致極大的層錯能而非極小值，且層錯來自於<11-20>{0001}位錯的分解。提出了一種能量最優的分解方式，即：<11-20> → 1/2 <11-20> + SF + 1/2<11-20>。在此基礎上利用包含離散效應修正的Peierls-Nabarro理論討論了<11-20> 分解位錯的芯結構和Peierls應力。（4）基於準諧近似系統研究了fcc金屬Al,Ni,Cu及Al稀土合金的在不同溫度下的廣義面錯能，利用三種孿晶能力準則，即裂紋孿晶、晶界孿晶和本徵孿晶，分析了它們的孿晶能力，結果表明Al不具有本徵的孿晶能力，Al,Ni,Cu和Al稀土合金的孿晶能力隨著溫度的升高而降低。
