بررسی گذار ساختار آلفا به امگا در تیتانیوم تحت اثر فشار هیدرواستاتیکی و محاسبه مدول حجمی

امروزه بررسی ساختارهای بلوری بخش بزرگی از تحقیقات فیزیک حالت جامد را تشکیل می دهند. گذار ساختار بلوری در عناصر تحت اثر دو عامل تغییرات فشار و دما اتفاق می افتد. فلز تیتانیوم (با عدد اتمی 22 در گروه biv و در دور چهارم جدول تناوبی) در حالت جامد در شش ساختار بلوری: ? (هگزاگونال فشرده)، ? (هگزاگونال)، ?، ? (hcp واپیچیده)، ? (bcc واپیچیده) و ? (مکعبی مرکز حجمی) متبلور می شود. ساختارهای ? و ? به ترتیب ساختارهای پایدار در دمای پایین و بالا هستند. ساختار ?، شناخته شده ترین ساختار ناپایدار تیتانیوم ویژگی های خاصی (رسانایی الکتریکی متفاوت،...) از خود نشان می دهد. در این پایان نامه گذار ساختار ??? را تحت اثر افزایش فشار هیرواستاتیک بررسی کردیم، هم چنین دو کمیت مدول حجمی و مشتق آن برای هر دو ساختار ? و ? محاسبه شده است. اندازه گیری دقیق این کمیت ها برای کاربردهای صنعتی بسیار اهمیت دارد. در فیزیک حالت جامد، ساختار پایدار در کمینه انرژی آزاد گیبس قرار می گیرد بنابراین باید کمیت های تشکیل دهنده انرژی آزاد گیبس (آنتالپی، دما و آنتروپی) را اندازه گیری کرد. برای حل معادله شرودینگر در بلورها از تئوری تابعی چگالی (dft) استفاده می شود. این تئوری محاسبات را در دمای صفر کلوین انجام می دهد، در این دما انرژی آزاد گیبس با آنتالپی برابر است. نرم افزارهای مختلفی بر مبنای این تئوری توشته شده است که ما wien2k را انتخاب کردیم. برای محاسبه آنتالپی (انرژی، فشار و حجم) انرژی های به دست آمده از نرم افزاربر حسب پارامترهای شبکه (حجم) را با معادله حالت درجه سه بیرچ مورناگان برازش دادیم. معادله پارامترهای شبکه بر حسب فشار را برای هر دو ساختار به دست آوردیم و در نهایت با تشکیل انرژی آزاد گیبس برای هر دو ساختار فشار گذار ??? را محاسبه کردیم.