คำนวณเอนโทรปีการสั่นและอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแบบ bcc-hcp ในเซอร์โคเนียมด้วยวิธีพลศาสตร์โมเลกุล : รายงานการวิจัยฉบับสมบูรณ์

Abstract

พลศาสตร์โมเลกุลได้ถูกนำมาใช้ระบุค่าเอนโทรปีการลั่น และพลังงานอิสระของกิบบส์ ซึ่งเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิ ในเซอร์โคเนียมโครงสร้างเนื้อเดียวแบบ bcc และ hcp การเปลี่ยนสถานะแบบ bcc ไปเป็น hcp ถูกพบว่า 1754 เคลวิน ที่ซึ่งความแตกต่างพลังงานอิสระของกิบบส์ระหว่างสถานะทั้งสองมีค่าเป็นศูนย์ ความแตกต่างของเอนโทรปีการสั่นที่เกี่ยวข้องมีค่า 0.29kB ต่ออะตอม ด้วยการลดอุณหภูมิอย่างรวดเร็วจาก 1800 เคลวิน ถึง 1200 เคลวิน ในการจำลองสถานการณ์ด้วยคอมพิวเตอร์ในครั้งหนึ่ง ๆ โดยมีโครงสร้างเนื้อเดียวแบบ bcc เป็นรูปแบบเริ่มต้น ทำให้ทราบถึงความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานศักย์กับอุณหภูมิ ความสัมพันธ์นี้แสดงถึงการเปลี่ยนสถานะเช่นเดียวกัน อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะที่ระบุด้วยวิธีนี้มีค่าต่ำกว่า 1350 เคลวิน เป็นเพราะว่าโครงสร้างเนื้อเดียวแบบ bcc เปลี่ยนสถานะเป็น โครงสร้างจุลภาคแบบมาร์เทนซิติก มากกว่าที่จะเป็น โครงสร้างเนื้อเดียวแบบ hcp การที่มีโครงสร้างจุลภาคทำให้ความแตกต่างพลังงานศักย์ระหว่าง โครงสร้างเนื้อเดียวแบบ bcc กับ โครงสร้างจุลภาคแบบมาร์เทนซิติก มีค่าลดลง เมื่อพิจารณาพลังงานอิสระของกิบบส์อีกครั้งพบว่า อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะมีค่า 1349 เคลวิน และความแตกต่างของเอนโทรปีการสั่นมีค่า 0.22KB ต่ออะตอม