Теоретичні дослідження термічних, механічних та ультразвукових властивостей металевого цирконію під тиском

Abstract

Цирконій (Zr), метал hcp структури, досліджено передачею акустичних хвиль при робочому тиску від 0 до 25 ГПа. Для цього використано підхід потенціалу взаємодії Леннарда-Джонса для оцінки коефіцієнтів пружності вищого порядку (SOEC і TOEC). Ця модель використовується для розрахунку пружних параметрів 2-ий та 3-ій порядки для металевого цирконію. За допомогою SOEC були розраховані інші модулі пружності, такі як об’ємний модуль (B), модуль Юнга (Y) і модуль зсуву (G) для Zr із використанням наближень Фойгта-Ройсса-Хілла (VRH). Потім, застосовуючи SOECs, а також щільність цирконію в тому самому діапазоні тиску, було вивчено три залежні від орієнтації швидкості звуку, що містять середні швидкості Дебая. Основні теплові характеристики, такі як питома теплоємність при постійному об’ємі, граткова теплопровідність, густина теплової енергії, час теплової релаксації, а також коефіцієнти акустичного зв’язку металевого цирконію розраховано в тих самих ж діапазонах тиску. Розрахунок є задовільним для оцінки коефіцієнтів ослаблення ультразвуку, що виникає внаслідок взаємодії фононів, твердості, а також температури плавлення під різними тисками.