A new method for calculating the thermodynamic and physical properties of compounds: Application to Laves phase Fe2Mo

Physica B: Condensed Matter. 2021. Vol. 621. No. 15. Article 413307.

Vasilyev Dmitry

В данной работе предложен новый метод поиска наиболее энергетически выгодной свободной энергии, рассчитанной вдоль различных путей теплового расширения соединения. Это позволяет свести задачу к одномерному случаю и рассматривать свободную энергию как имеющую одну переменную - объем. Метод был применен для изучения термодинамики фазы Лавеса Fe2Mo. Термодинамические и физические свойства Fe2Mo были исследованы с помощью квантово-механических расчетов при конечных температурах в рамках теории функционала плотности (DFT). Рассмотрены все соответствующие вклады свободной энергии, включая электронные, колебательные и магнитные возбуждения. Использована квазигармоническая теория Дебая - Грюнайзена. Моделированы теплоемкость, тепловое расширение, упругие константы и модуль объемной упругости. Проанализированы расчетные результаты и находятся в согласии с имеющимися экспериментальными данными. Показано, что магнитную энтропию необходимо рассматривать наравне с колебательной и электронной энергиями для надежного предсказания стабильности Fe2Mo.

Ключевые слова: термодинамика, температура Дебая, Debye temperature, equilibrium thermodynamics, Thermal expansion, Stress tensor, тензор напряжений, термическое расширение, DFT ab initio calculations, DFT расчеты