买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：贵研铂业股份有限公司;中南大学

摘要：本申请公开了一种基于第一性原理计算的稀贵金属设计方法，该方法包括：S1确定基体相的最优结构及该结构下的晶格常数；S2选择第二相并确定其最优结构；S3计算基体相或所选第二相的进阶性质，进阶性质包括，第二相的形成焓、计算元素互换对所选结构稳定性的影响度和计算第二相与基体相间的界面能大小，通过进阶性质中形成焓和界面能大小选择稀贵金属中第二相，通过计算元素互换稳定性选择固溶强化的加入元素，有助于稀贵金属材料研发中略过大量的实验试错，避免不必要的资源浪费。

主权项：1.一种基于第一性原理计算的稀贵金属设计方法，其特征在于，包括：S1确定基体相的最优晶体结构及该结构下的晶格常数，确定方法具体包括：选择一种基体元素，建立4种晶体结构的晶胞：简单立方结构、面心立方结构、体心立方结构以及密排六方结构，设置一个等差数列作为起始晶格常数，通过第一性原理计算软件逐一计算各晶体结构和晶格常数下的结构总能量以及单个原子能量，通过该晶体结构下晶格常数-单个原子能量数据拟合曲线得到系统能量最低时对应的晶格常数为最优晶格常数，所述拟合曲线为开口向上的抛物线，对比不同晶格结构在其最优晶格常数下的单个原子能量，获得单个原子能量最低的晶体结构，以此作为基体的最优晶体结构；S2选择第二相并确定其最优晶体结构，确定方法具体包括：S201选择除基体元素外的一种其他元素作为合金元素，基体元素与合金元素组成第二相；S202建立6种第二相晶体结构的晶胞：B2、DO3、DO22、L10、L12以及DO19结构；S203通过第一性原理计算软件逐一计算各晶体结构、各晶格常数下的结构总能量以及单个原子能量，晶格常数-单个原子能量数据拟合曲线，所述拟合曲线为开口向上的抛物线，最低点对应的晶格常数为第二相呈该晶体结构时的最优晶格常数；S204对比不同晶格结构在其最优晶格常数下的单个原子能量，获得单个原子能量最低的晶体结构，以此作为第二相的最优晶体结构；S3计算基体相或所选第二相的进阶性质，进阶性质包括，第二相的形成焓、计算元素互换对所选结构稳定性的影响度和计算第二相与基体相间的界面能大小，计算基体相或所选第二相的进阶性质步骤包括：S301计算所选第二相的形成焓，由以下公式确定形成焓：ΔH＝[EAmBn-mEA-nEB]m+n1其中ΔH为形成焓，EAmBn为S2中获得的第二相AmBn的最优晶体结构总能量，A和B分别代指组成第二相的两种元素，m和n分别为晶胞内A元素和B元素的原子数，EA和EB分别为A元素和B元素在最优晶体结构以及最优晶格常数下的单原子能量；ΔH＞0说明第二相不稳定、不易形成，数值越大越不推荐引入该第二相，反之，则推荐；S302计算元素互换对所选结构稳定性的影响度：以基体相和第二相最优结构为基础构建合适的超晶胞模型，通过第一性原理计算软件计算该结构的总能量，记为EPerf.，以某一个原子C替换超晶胞中的某一个原子A得到元素互换的超晶胞模型，并通过第一性原理计算软件计算该结构的总能量，记为EA→C，某一个原子C替换某一个原子A形成的互换超晶胞的替换形成焓由以下公式确定：ΔHA→C＝EA→C-EPerf.-EC+EA2其中，EA和EC分别为A元素和C元素的单质在最优结构下的单原子能量，如果替换形成焓△HA→C＞0，说明C原子不易替换掉基体相或第二相中的A原子成为固溶原子，数值越大越不推荐为了固溶强化作用引入该元素，反之，则推荐；S303计算第二相与基体相间的界面能：以基体相和第二相的最优晶体结构为基础，分别通过原子结构建模软件创建密排面的层结构模型，创建基体相与第二相的界面结构，通过第一性原理计算软件计算该密排面晶面指数的第二相层结构的总能量，记为Epre，界面能γinterface通过以下公式确定：γinterface＝[Ein-EMatrix+Epre]2A3其中，Ein为界面结构的总能量，EMatrix为基体相层结构的总能量，A为界面结构的横截面积；界面能γinterface＞0，说明界面难形成，第二相的形核阻力大，不推荐从引入该第二相的角度进行材料设计，反之，则推荐；S304，计算第二相与基体相的反相畴界能：无反相畴界结构的总能量E0取值S303中第二相层结构的总能量Epre，通过原子结构建模软件创建密排面下具有反相畴界的结构模型，通过第一性原理计算软件计算该结构的总能量EAPB；反相畴界能γAPB通过以下公式确定：γAPB＝EAPB-E0A4反相畴界能γAPB＜0说明材料不稳定，反相畴界能0≤γAPB≤100选用做塑性材料，反相畴界能γAPB＞100选用做强度材料。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 贵研铂业股份有限公司 中南大学 一种基于第一性原理计算的稀贵金属设计方法