Al、Cr、Fe掺杂对KDP(001)晶面力学性能影响的第一性原理研究 |
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引用本文: | 贾慧灵,于海滨,吴锦绣,谭心,王峰,孙士阳.Al、Cr、Fe掺杂对KDP(001)晶面力学性能影响的第一性原理研究[J].材料导报,2022(S1):173-178. |
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作者姓名: | 贾慧灵 于海滨 吴锦绣 谭心 王峰 孙士阳 |
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作者单位: | 1. 内蒙古科技大学机械工程学院;2. 轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室;3. 内蒙古科技大学材料与冶金学院 |
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基金项目: | 国家自然科学基金(51965053)~~; |
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摘 要: | 本工作采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对KDP(001)晶面及三价金属Al、Cr、Fe掺杂KDP(001)晶面的拉伸、剪切应力-应变曲线进行了模拟研究,并对其理想强度、径向分布函数、电子态密度、电荷密度分布进行了分析。研究结果表明,Al、Cr、Fe掺杂KDP晶体后晶格常数只略微增大,掺杂后费米能级附近主要由掺杂元素的Al-3s、Cr-3d、Fe-3d电子轨道占据,且O-2p轨道向低能级移动,结构变稳定。三种掺杂体系沿001]向和100]向的拉伸、剪切弹性模量、理想强度均高于KDP晶体,而三种掺杂体系的110]向剪切弹性模量、理想强度几乎不变。在001]向拉伸应力作用下,理想及掺杂KDP晶体始终保持四方晶系结构不变。KDP晶体的态密度分布几乎不变,Al、Cr、Fe掺杂体系的O-2p轨道由低能级向高能级移动,结构变得不稳定。100]向和110]向剪切作用下,理想及掺杂体系均由四方晶系转化为单斜晶系。理想及Cr掺杂KDP晶体的态密度分布几乎不变,Al、Fe掺杂体系的O-2p轨道由高能级向低能级移动,结构变稳定。KDP晶体容易沿110]向发生剪切变形。
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关 键 词: | 掺杂KDP晶体 应力-应变曲线 理想强度 态密度 电荷密度分布 第一性原理 |
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