Fe2Mo Laves相热膨胀路径的第一性原理声子计算
材料科学
2023-02-07 v1
摘要
拓扑密排Fe2Mo Laves相在核燃料与燃料元件包壳界面处的析出会显著削弱包壳与燃料的强度特性。尽管燃料棒包壳材料设计十分重要，但Fe2Mo的热力学性质与热膨胀路径轨迹仍知之甚少。在准谐近似下，基于密度泛函理论框架内的有限温度量子力学计算研究了Fe2Mo的热力学性质。振动对自由能的贡献通过声子计算获得。通过比较不同方向计算的自由能预测了Fe2Mo的热膨胀路径。选取能量最低的路径作为热膨胀轨迹。将所得结果与先前理论工作中使用Debye-Gruneisen方法并计入磁子系统以计算振动与磁对自由能贡献的路径进行比较。该比较揭示这两种方法彼此吻合良好。工作表明Fe2Mo具有非各向同性热膨胀。模拟了恒压热容与体积膨胀。计算结果经分析后与实验数据满意吻合。所得结果可用于进一步设计面向第四代反应堆（其运行温度应高于873 K）的燃料元件包壳材料。
引用
@article{arxiv.2208.04241,
title = {First-principles phonon calculations of thermal expansion path of Fe2Mo Laves phase},
author = {Dmitry Vasilyev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.04241},
year = {2023}
}
备注
12 pages, 8 figures, 1 table