铝酸钙力学性质的理论计算--于艳超
六铝酸钙研究
水泥回转窑剖面构造
200℃
1200℃
六铝酸钙特性
抗热震性
高温体积稳定性
抗侵蚀性
六铝酸钙制备
制备方法 • 反应烧结法—力学强度低 • 电熔法 ——相平衡条件难 • 熔盐法 ——毒性不均匀性
六铝酸钙合成研究
提供铝 氧化钙 结合剂
• 工业Al2O3
• 工业Al(OH)3
轻质六铝酸钙合成研究
结合剂 • 纯铝酸
提供铝 • 工业 Al2O3
• 工业 Al(OH)3
氧化钙
• Ca(OH)2
• CaCO3 • CaO
钙
• 水泥
表面活性剂
实验过程
球磨 振动 成型 升温 1550
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
混合 搅拌
脱模 干燥
试样
评价参数
发泡剂影响
混合发泡剂影响
其他因素影响
发泡效果
总结
•
• • • •
发泡量关系SDBS＞AC＞SDS
AC发泡时间过长 SDS发泡条件不易控制 混合发泡剂效果良好 其他因素对发泡也有影响
• Ca(OH)2
• CaCO3 • CaO
• 纯铝酸钙
• 水泥
实验过程
球磨 3h 成型 高温 合成
加水 搅拌
长时 升温 干燥
试样
结果讨论
原料影响
小结
•
• • • •
合成过程CA→CA2→CA6
CA6初始生成温度1200℃ 大量生成1400℃ Al2O3开始CA6温度略高 大量生成时温度较低
纯铝酸钙水泥对刚玉尖晶石浇注料性能的影响
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌｕｍｉｎａ－ｓｐｉｎｅｌ ｃａｓｔａｂｌｅｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔ曲ｕｌａｒ ａｌｕｍｉｎａ鹊ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ，ｆｕｓｅｄ ｗｈｉｔｅ
ｃｏｍｎｄｕｍ，ｆｕｓｅｄ ｓｐｉｎｅｌ，ｕｌｔｍ一６ｎｅ ａｌｕｍｉｎａ ａｎｄ ｃａｌｃｉｕｍ ａｌｕｍｉｎａｔｅ ｃｅｍｅｎｔ（ＣＡＣ） 船ｍａｔｒｉｘ．Ｅ￡ｆ．ｅｃｔｓ ｏｆ
图６为水泥含量对１６００ ｃｃ烧后试样热震后的残余抗折强度和残余抗折强度保持率的影响，由图６可看 出，１１００℃水冷１次和３次后试样的残余强度保持率随水泥加入量的增加逐渐增加，水泥加入量１０％时残 余强度和残余强度保持率最大，分别为８．９３ ＭＰａ和３３．７２％，其抗热震性能最好。 ３．３讨论
纯铝酸钙水泥含量对浇注料的烧结性能、高温强度和抗热震性有着显著的影响，主要与水泥中ｃａＯ与 Ａｌ：Ｏ，之间的反应产物有关。假设基质中ＣａＯ不与刚玉骨料和尖晶石中的氧化铝发生反应只与刚玉细粉和 微粉反应，根据引入的ＣａＯ含量可以计算出浇注料基质中可能形成的物相和各物相的相对含量，见表ｌ。当 水泥加入量为６％（ＣａＯ含量为１．７１％）时全部反应生成ＣＡ。，继续增加Ｃａ０含量开始有ｃＡ２生成。结合图 ７可知，１６００℃烧后含８％水泥试样的主要物相为刚玉、ｃＡ。和尖晶石，但开始出现ｃＡ：的衍射峰，表明有少 量ｃＡ：生成。含１０％水泥的试样ｃＡ：的衍射峰明显增强，表明ＣＡ：的含量有所增加，衍射分析结果与计算
图１为不同温度处理后试样的常温抗折强度。由图ｌ可看出，纯铝酸钙水泥加入量从２％增加到６％时
１１０℃干燥后试样的常温抗折强度明显增加（从５．４５ ＭＰａ提高到１２ ＭＰａ），水泥加入量在６～１０％范围内其
常温抗折强度变化不大；而随纯铝酸钙水泥加入量从２％增加到６％时，１１００℃、１５００℃及１６００℃烧３ ｈ后
掺镁铝酸钙光学性质的理论计算
（ ０ ． １ ４ ４ ６ ２ （ ８ ） ｎ ｍ 。 ） ， 括号内代表实验值． 可见计算数据与文献［ ４ ］ 中的实验数据符合很好 ， 计算值比实验值
稍小 ， 主要是 由于计算 材料不是单相 引起 的． 为 了检验 生 成物 的力 学稳 定性 ， 对材 料 的弹性 常 数进 行 了计 算． 计算得 到铝酸钙 的 ｌ ３ 个 独立的弹性 常数分 别为 Ｃ ， （ ３ ９ ７ ． ５ ８ Ｇ Ｐ ａ ） 、 Ｃ ２ （ ２ ４ ７ ． ３ ２ Ｇ Ｐ ａ ） 、 Ｃ ∞ （ ２ ９ ０ ． ６ ３ Ｇ Ｐ ａ ） 、
—
—
—
—
—
二 ．— — — ． 二 ＝＝ — — ＝＝
＝＝ ＝＝
鞍
山 师
范 学 院
学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆＡｎ ｓ ｈ ａ ｎ Ｎｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
２０ １ ６ － １ ２， １ ８（ ６） ： ３ ０ — ３ ４
收 稿 日期 ２ ０ １ ６ １ １ ２ ７ ５ ０ ０ ７ ） ．
作者简介
王明勇（ １ ９ ６ ８ － ） ， 男， 辽 宁营 口人 ， 鞍 山师范学院物理科学与技术学院讲师
第 ６期
王明 勇， 等： 掺镁铝酸钙光学性质 的理论计算
有着磷石英结构的铝酸钙属单斜晶系 ， 空间群为 Ｐ ２ １ ／ ｍ（ １ １ ） ． 利用 Ｃ Ａ Ｓ Ｔ Ｅ Ｐ软件包建立的铝酸钙晶
体结 构见 图 １ ． 考虑 到 晶体结 构 的特点 ， 设计 掺杂 镁离 子模 型 时 ， 用 一个镁 离 子替代 钙 铝氧化 物 晶胞 中两
个钙离子 的其 中一个 ， 掺杂后 的晶体结构仍属于单斜 晶系 ， 空 间群变为 Ｐ Ｍ（ ６ ） ， 其化学分子式 为 Ｍ ｇ 。 ．
纯铝酸钙水泥对核壳结构莫来石轻质砖的性能影响
【 关键词 】纯铝酸钙水泥； 核壳结构； 抗热震性
１ 前言
莫来石 （ ３ Ａ １ ０・ ２ Ｓ ｉ ０ ） 属于铝硅酸盐矿物 ， 在 高 温
条 件 下具有 优 良的抗 热 震性和 抗 蠕变 性 ， 荷重 软化 温 度
微粉和 纯 铝酸 钙水 泥的 化 学成 分见 表１ 。
表 １主 要 原 材 料 的 化 学 成 分 （ ｗ ｔ ％ ）
１ ０ 。～ ８ ０ 。， Ｃ ｕ靶 。 根据 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ３ ０ ８ ７ ３ — ２ ０ 一
广东建材 ２ ０ １ ７ 年第５ 期
Ｆ ｅ 、 ０ ３ Ｒ０
莫 来 石 微 粉 ６ １ ． ３ ７ ３ ４ ． ２ ２ ０ ． ３ ７ ０ ． １ ４
１ ． ０１ Ｏ． ４
Ｏ ． ９ ３
高， 体 积稳 定性 好 ， 导热 系数低 。 以莫来 石作 为原 料制 得 的耐 火 制 品抗 折 耐压 ， 强度 较 高 ， 在 耐 火 工业 中被 广 泛 使用ｎ ］ 。现 有 的高温 窑炉 常使 用 导热 系数较 低 的轻质 多 孔砖 ， 虽 能够 有效 隔热 保温 ， 但 因在 高温 阶 段残 余 收 缩 较大， 热稳 定性 差 ， 大大 降低 了耐 火炉衬 的使用 寿命 。
材料研究与应用
广东建材 ２ ０ １ ７ 年第５ 期
纯铝酸钙水泥对核壳结构 莫来石轻质砖 的性能影 响
庄俊 生 李兰星 刘 洋 赵旭光 贺 图升 （ 韶关学 院土木工程学 院）
【 摘 要】 本文以莫来石微粉、 磷酸溶液为原料， 经１ ２ ０ ０ ０ Ｃ 烧结制备了具仃核壳结构其来石轻质砖，
２实验
２ ． １ 原材料
聚 苯 乙烯 滤珠 （ 孔径 在 ２ ￣５ ｍ Ｉ ｎ 之 间） ， 磷 酸溶 液 （ 有 效含 量 ５ ０ ％ ， 质量 分数） ， 莫来 石 微粉 （ 平均粒 度 Ｄ ＝ １ ０ ． １ ５ ２ ｕ ｍ ） 以及纯 铝酸 钙水 泥 （ 山东 淄博） 。 其 中莫 来石
铝酸钙力学性质的理论计算--于艳超.ppt
在Voigt-Reuss-Hill近似下，
BV (1/ 9)[C11 C22 C33 (2C12 C13 C23 )]
BR [a(C11 C22 2C12 ) b(2C12 2C11 C23 ) c(C15 2C25 ) d(2C12 2C23 C13 2C22 ) 2e(C25 C15 ) f ]1
（1）对铝酸钙的晶体结构进行了优化，得到了优化的晶体 结构。晶格参数为a=5.5118 Å， b=3.7352 Å, C=7.0318 Å , =101.377，晶格体积V=141.925 Å3。与实验值（ a=5.556 Å， b=3.7627 Å, C=7.056 Å, =101.36晶格体 积V=144.62 Å3）相比略小。这主要是由于计算材料不是 单相引起的。说明我们的计算合理，结果准确可靠。
（2）计算得到的铝酸钙晶体的体模量为153.64Gpa、 杨模量162.38Gpa、切模量为66.28Gpa、泊松比为 =0.31 。根据力学稳定性判据得知，单斜晶系的铝酸钙材料力学 性质是稳定的。
由于目前对铝酸钙晶体的力学性质的研究比较少，从 文献和资料中没有查到关于理想铝酸钙晶体体模量、杨模 量、切模量等实验数值，因此本文所得数据可为铝酸钙晶 体的晶体学及力学性能的研究做一些有价值的参考。
3-2 Байду номын сангаас酸钙的弹性常数表
Cij (Gpa）
C11 C22 C33 C44 C55 C66 C12 C13
397.58 247.32 290.63 78.15 69.60 136.96 94.58 48.45
续表
C15
-48.51
C23
103.06
C25
0.25
C35
31.26
铝酸钙粉 热力计算
铝酸钙粉热力计算
铝酸钙粉是一种常见的热力计算材料，它在工业生产中有着广泛的应用。
它具有优良的热稳定性和化学稳定性，能够在高温环境下保持稳定性能，常用于热力计算实验中。
铝酸钙粉的制备过程相对简单，通常是通过将氢氧化铝和碳酸钙进行反应得到。
在反应中，氢氧化铝和碳酸钙发生化学反应生成铝酸钙和水和二氧化碳。
这个反应是放热反应，会释放出大量的热量。
热力计算是指通过测量物质在化学反应中释放或吸收的热量来研究反应的热力学性质。
在进行热力计算实验时，需要将铝酸钙粉加入到反应体系中，然后测量反应过程中释放的热量。
为了准确测量热量的释放，实验中通常使用热量计来进行测量。
热量计是一种专门用于测量热量的仪器，它能够精确地测量反应体系中的温度变化，从而计算出反应过程中释放的热量。
通过热力计算实验可以得到反应的焓变，从而了解反应的热力学性质。
焓变是指在恒压条件下，反应物和生成物之间的热量变化，它可以用来判断反应的放热性质或吸热性质。
焓变的正负值可以指示反应是放热反应还是吸热反应。
除了热力计算实验，铝酸钙粉还有其他应用。
例如，在建筑材料中，铝酸钙粉常用于制备防火材料，因为它在高温下能够起到隔热和防火的作用。
此外，铝酸钙粉还可以用于制备陶瓷材料和电子材料，
具有很高的应用价值。
铝酸钙粉在热力计算中有着重要的应用，它能够帮助我们研究反应的热力学性质。
通过热力计算实验，我们可以了解反应的热量变化，从而对反应进行深入的研究和理解。
铝酸钙粉的广泛应用使得热力计算在各个领域都有着重要的作用。
w(CaO)w(Al2O3)对钙铝基保护渣结晶性能的影响
(１ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｍｅｔａｌｌｉｃ Ｏｒｅｓ ( Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ) ꎬ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０８１９ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ２ ｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙꎬ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０８１９ꎬ
相对质量分 数 提 高ꎬ 保 护 渣 聚 合 度 降 低ꎬ Ｃａ２ ＋ 离 子 和 低 聚 合 度 铝 氧 四 面 体 结 构 单 元 Ｑ２ 结 合 而 形 成
３ＣａＯＡｌ２ Ｏ３ 并析出. 随着 ｗ( ＣａＯ) / ｗ( Ａｌ２ Ｏ３ ) 由 １ １３ 提高至 １ ８２ꎬ钙铝基保护渣析晶能力先减弱然后增强.
ｗ( ＣａＯ) / ｗ( Ａｌ２ Ｏ３ ) 对钙铝基保护渣
结晶性能的影响
亓 捷１ꎬ２ ꎬ 刘承军１ꎬ２ ꎬ 张江浩１ꎬ２ ꎬ 姜茂发１ꎬ２
(１ 东北大学 多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室ꎬ 辽宁 沈阳 １１０８１９ꎻ ２ 东北大学 冶金学院ꎬ 辽宁 沈阳 １１０８１９)
摘 要: 利用热丝法测试技术ꎬ结合扫描电镜和能谱分析ꎬ研究了不同 ｗ( ＣａＯ) / ｗ( Ａｌ２ Ｏ３ ) 条件下钙铝
在 ｗ( ＣａＯ) / ｗ( Ａｌ２ Ｏ３ ) 为 １ ５０ 和 １ ８２ 时分别具有最弱和最强的析晶能力.
关 键 词: 钙铝基保护渣ꎻ结晶温度ꎻ结晶物相ꎻ熔体结构ꎻ热丝法
中图分类号: ＴＦ ４ 文献标志码: Ａ 文章编号: １００５ － ３０２６(２０２１)１２ － １７１７ － ０７
ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ａｎｄ ３ＣａＯＡｌ２ Ｏ３ ｗａｓ ｆｏｒｍｅｄ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｄ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃａ２ ＋ ｉｏｎｓ ａｎｄ
铝酸钙
谢谢观看
⑵炼钢除渣剂用铝酸钙执行企业标准为：Q/7436-2047-0?001—2008；
⑶高铝水泥用铝酸钙执行标准为：《中华人民共和国标准（GB201-2000）》。
铝酸钙主要化学成分Al2O3、CaO具有较强活性，采用酸溶法生产净水剂可节省大量的人力、电力，又能较大 的降低成本，并具有工艺设备简单，易操作等特点，是生产聚合氯化铝的理想原料。在酸溶液中氧化铝溶出率可 达90%以上。
品质指标
主要化学成份，检验方法按GB/T205-2000铝酸盐化学分析方法，根据Al2O3含量高低分为三类。详见下表： 细度：0.08毫米方孔筛，筛余量不超过10.0%。检验方法按（GB1345-1991） 活性钙：不低于10.0%
产品分类
铝酸钙产品分为水处理用、炼钢除渣剂、高铝水泥三大类：⑴水处理用铝酸钙执行标准为：《中华人民共和 国化工行业标准（HG3746-2004）》；
用途：1.可作填充剂，例如：用作环氧胶黏剂的填充剂；
2.用作分析试剂，气体分析时用作二氧化碳吸收剂，光谱分析试剂，高纯试剂用于半导体生产中的外延、扩 散工序，实验室氨气的干燥及醇类脱l水等；
3.用作原料，可制造电石、纯碱、漂白粉等，也用于制革、废水净化，氢氧化钙及各种钙化合物；
4.可用作建筑材料、冶金助熔剂，ห้องสมุดไป่ตู้泥速凝剂，荧光粉的助熔剂；
介绍
彩色分子结构图 英文别名：Aluminate (AlO21-), calcium (2:1); ; calcium bis[oxido(oxo)aluminum] 化学式：3CaO·Al2O3
成分分析
氧化铝
氧化钙
名称：中文名称：铝氧，三氧化二铝 ；英文别名：Aluminum oxide ；俗称：刚玉 化学式：Al₂O₃ CAS No.：1344-28-1 EINECS登录号：215-691-6 相对分子质量：101.96 性状：难溶于水的白色固体。无臭。无味。质极硬。易吸潮而不潮解（灼烧过的不吸湿）。两性氧化物，能 溶于无机酸和碱性溶液中，几乎不溶于水及非极性有机溶剂。相对密度(d204）4.0。熔点约2000℃。 储存：密封干燥保存。SCRC 氧化铝的主要作用： 1.氧化铝粉末常用作色层分析的媒介物。 2.2004年8月，在美国3M公司任职的科学家开发出以铝及稀土元素化合成的合金制造出称为transparent alumina的强化玻璃。
铝酸钙粉堆比重
铝酸钙粉堆比重铝酸钙粉是一种常见的无机化合物，其化学式为CaAl2O4。
它的比重是多少呢？本文将详细介绍铝酸钙粉的比重以及与之相关的知识。
我们需要了解什么是比重。
比重是指物体的密度与某个参考物质的密度之比。
在我们日常生活中，常用的参考物质是水，因为水的密度为1克/立方厘米。
因此，比重可以理解为物体的密度与水的密度之比。
铝酸钙粉的比重可以通过实验测量得到。
实验表明，铝酸钙粉的比重约为2.96克/立方厘米。
这意味着，铝酸钙粉的密度是水的2.96倍。
可以说，铝酸钙粉比水更重。
铝酸钙粉的比重与其化学组成和晶体结构有关。
铝酸钙是由钙离子（Ca2+）和铝酸根离子（AlO4-）组成的，其晶体结构为正交晶系。
在晶体结构中，钙离子和铝酸根离子以离子键的方式相互连接，形成稳定的晶格结构。
铝酸钙粉的比重对其在实际应用中起到重要作用。
例如，在建筑材料中，铝酸钙粉可以用作水泥的掺合料。
掺入适量的铝酸钙粉可以提高水泥的强度和耐久性。
此外，铝酸钙粉还可以用于制备陶瓷材料、搪瓷釉料等。
除了比重，铝酸钙粉还具有其他物理性质。
例如，铝酸钙粉是白色无定形粉末，无臭无味。
它在高温下可以熔化，并在冷却后形成坚硬的固体。
此外，铝酸钙粉在水中不溶解，但可以与酸反应生成相应的钙盐和铝盐。
总结一下，铝酸钙粉的比重约为2.96克/立方厘米，比水更重。
它是一种常见的无机化合物，广泛应用于建筑材料、陶瓷材料等领域。
除了比重外，铝酸钙粉还具有其他重要的物理性质。
希望通过本文的介绍，读者对铝酸钙粉的比重以及相关知识有更深入的了解。
铝酸钙规格
铝酸钙规格一、铝酸钙的基本介绍铝酸钙，化学式为CaAl2O4，是一种无机化合物，属于钙盐类。
它的颜色通常为白色或淡黄色，是一种固体物质。
铝酸钙在自然界中并不常见，通常是通过人工合成的方式得到。
它具有一些特殊的物化性质和广泛的应用领域。
二、铝酸钙的化学性质1. 铝酸钙的化学稳定性较高，不易被酸和碱侵蚀。
在高温下具有良好的热稳定性。
2. 铝酸钙的溶解度较低，不易溶于水和一般有机溶剂。
三、铝酸钙的物理性质1. 外观：铝酸钙呈粉末状或结晶状，颜色通常为白色或淡黄色。
2. 密度：铝酸钙的密度约为2.9 g/cm³。
3. 熔点：铝酸钙的熔点在高温下可达到约1600℃。
4. 溶解度：铝酸钙的溶解度较低，溶于水产生一定浓度的钙离子和铝离子。
四、铝酸钙的应用领域1. 建筑材料：铝酸钙可用作水泥和混凝土的添加剂，能够提高材料的强度和耐久性。
2. 陶瓷制品：铝酸钙可以用于陶瓷制品的生产，提高制品的硬度和耐火性。
3. 化工领域：铝酸钙可用作催化剂、吸附剂和稳定剂等，广泛应用于化工工艺中。
4. 冶金领域：铝酸钙可用作冶金炉渣的添加剂，提高渣的稳定性和熔融性。
5. 玻璃工业：铝酸钙可以用作玻璃的添加剂，改善玻璃的透明度和力学性能。
五、铝酸钙的制备方法1. 碳酸钙和氢氧化铝反应制备：将适量的碳酸钙与氢氧化铝溶液反应，经过滤、洗涤和干燥，得到铝酸钙产物。
2. 硝酸钙和硝酸铝反应制备：将硝酸钙和硝酸铝溶液混合反应，经过滤、洗涤和干燥，得到铝酸钙产物。
六、铝酸钙的安全性铝酸钙在正常使用条件下对人体和环境无明显毒性和危害。
然而，在高浓度或长期暴露下，铝酸钙可能对呼吸系统和消化系统产生一定的刺激作用。
因此，在使用时应遵循相关的安全操作规程。
总结：铝酸钙是一种重要的钙盐类化合物，具有较高的化学稳定性和热稳定性。
它在建筑材料、陶瓷制品、化工领域、冶金领域和玻璃工业等领域具有广泛的应用。
铝酸钙的制备方法主要有碳酸钙和氢氧化铝反应制备和硝酸钙和硝酸铝反应制备。
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在Voigt-Reuss-Hill近似下，
BV (1 / 9)[C11 C22 C33 (2C12 C13 C23 )]
BR [a(C11 C22 2C12 ) b(2C12 2C11 C23 ) c(C15 2C25 ) d (2C12 2C23 C13 2C22 ) 2e(C25 C15 ) f ]1
GV (1/ 15)[C11 C22 C33 3(C44 C55 C66 ) (C12 C13 C23 )]
GR 15{4[a(C11 C22 C12 ) b(C11 C12 C23 ) c(C15 C25 ) d (C22 C12
在多晶或宏观材料弹性常数的理论估算方面，Voigt、Reuss 、Hill和Kroner等进行了大量的研究。在Voigt和Reuss模型 中, 分别假设材料中的各晶粒处于等应变和等应力状态。显 然,这样的假设和实际情况有很大的差别, Hill用极值原理证 明,Voigt和Reuss模型的计算结果是弹性常数的上下限。Hill 模型则将Voigt和Reuss模型的计算结果取一个简单的算术平 均, 其结果和实际测定值较为接近。
再根据单斜晶系力学稳定性判据：
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由表3-2中的数据，计算得到以下数据：
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LOGOBiblioteka 满足力学稳定性判据，因而铝酸钙晶体材料力学性质是稳定 的。
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结论
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本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势 方法对铝酸钙结构进行了几何优化。此过程得到了能量最 低的晶体结构，此时结构最稳定。在此基础上，对该材料 的力学性质进行了计算，对取得的结果进行了分析，得到 以下结论： （1）对铝酸钙的晶体结构进行了优化，得到了优化的晶体 结构。晶格参数为a=5.5118 Å， b=3.7352 Å, C=7.0318 Å , =101.377，晶格体积V=141.925 Å3。与实验值（ a=5.556 Å， b=3.7627 Å, C=7.056 Å, =101.36晶格体积 V=144.62 Å3）相比略小。这主要是由于计算材料不是单 相引起的。说明我们的计算合理，结果准确可靠。
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3 铝酸钙CaAl2O4力学性 质的理论计算
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3.1晶体结构 本文应用密度泛函理论借助castep软件计算了能量最低的铝酸 钙晶体结构，得到CaAl2O4晶格参数数据如表3-1。
表3-1 计算的CaAl2O4晶格参数
实验值 Vo （Å3） a （Å） b （Å） c （Å） β 密度/g/cm3 144.62（8） 5.556（2） 3.7627（8） 7.056（3） 101.36（3） 3.629 理论值 141.925 5.5118 3.7352 7.0318 101.377 3.698
Cij (Gpa） C11 C22 C33 C44 C55 C66 C12 397.58 247.32 290.63 78.15 69.60 136.96 94.58
C13
48.45
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续表
C15 C23 C25 C35 C46 -48.51 103.06 0.25 31.26 -11.53
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（2）计算得到的铝酸钙晶体的体模量为153.64Gpa、 杨模量162.38Gpa、切模量为66.28Gpa、泊松比为 =0.31 。根据力学稳定性判据得知，单斜晶系的铝酸钙材料力学 性质是稳定的。 由于目前对铝酸钙晶体的力学性质的研究比较少，从 文献和资料中没有查到关于理想铝酸钙晶体体模量、杨模 量、切模量等实验数值，因此本文所得数据可为铝酸钙晶 体的晶体学及力学性能的研究做一些有价值的参考。
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本文内容比较肤浅，请各位老师批评 指正，谢谢！
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从表中数据可看出，理论值与实验值十分接近。说明 理论与实验吻合很好。由表3-1可看出计算得到的CaAl2O4 晶格体积略小于实验值，这主要是由于计算材料不是单相 引起的。
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3.2 力学性质
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由于铝酸钙为单斜晶系，独立的弹性常数有13个 分别为 C11、C22、C33、C44、C55、C66、C12、C13、C15、C23、C25、C35、 C46。表3-2给出了计算得到的具体数据。 3-2 铝酸钙的弹性常数表
2 C23 C13 ) e(C15 C25 ) f ] / 3[ g / (C44 C66 ) /(C44 C66 C46 )]}1
EV 9BV GV /(3BV GV )
ER 9BR GR /(3BR GR )
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铝酸钙力学性质的理论计算
指导教师：李美玲
答辩人：于艳超 2013年6月3日
目录
引言
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密度泛函理论
铝酸钙CaAl2O4力学性质的理论计算 结论
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引言
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2密度泛函理论
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2.2 CASTEP简介
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CASTEP（Cambridge Sequential Total Energy Package ）为一商业软件包，它始于剑桥大学凝聚态理论研究组开 发的一系列程序。CASTEP可以进行总能量赝势用于解量子 力学方程，以得到包含原子随意排列系统的电子状态，这 些计算给出系统的基态能量和电子密度，允许计算与总能 量相关的任何物理量（如晶格常数、弹性常数、几何结构 等）。CASTEP足以应付在材料科学中发现的各种分子、固 态及表面问题。现已在广泛的材料科学领域中得到应用。 CASTEP软件包提供了界面友好的从头计算方法，是目前计 算机模拟实验中最先进、最重要的方法之一。