1. 研究目的与意义
研究背景：
3d磁性金属在元素周期表中占有极其重要的地位，过去的十几年里关于3d磁性金属在高温高压下的研究吸引了越来越多的科研工作者，尤其是地核主要成分：Fe。因此，关于Fe在高温高压的研究较为全面。除了Fe外，Co在确定地核的性质中也扮演着重要的角色，因为作为Fe的后一位元素，Co一度被认为是地核组成元素之一。然而，虽然有一些实验对Co的高压相图、弹性性质等进行了研究，但是相比之下，这种在高温高压下的科学研究还很是不足，而且由于高压实验仪器的局限性，所以还存在着许多未被解决的问题。随着理论计算的高速发展，第一性原理的方法已经被广泛地应用于研究各种物质的高压相变，但是关于Co在高温高压下的理论计算还是比较缺乏，尤其是Co的P-T相图，在此之前并没有人精准地计算出其在高温高压下的相关系。因此，为了能深入了解Co在极端条件下的相行为，以及确定地核的性质，理论计算Co的高温高压性质是非常有必要的。
2. 研究内容和预期目标
研究内容：
Co具有hcp和fcc两种结构。hcp结构为铁磁态(FM)的e相，fcc结构具有铁磁态的gf相、顺磁态(PM)的gp相和b相，其中b相的磁性猜测为无磁性(NM)。由于顺磁性和无磁性在结构和磁性上并没有很大的区别，所以在密度泛函计算过程中主要考虑hcp和fcc结构的铁磁性和无磁性，分别表示hcpFM-Co、hcpNM-Co、fccFM-Co和fccNM-Co。本研究通过计算四种结构在不同体积下的总能，得到能量与体积 (E-V) 的变化关系，并通过三阶BM方程进行拟合得到各结构的平衡性质，而后通过准简谐模型计算各结构在不同压力下的吉布斯自由能，最后根据能量差确定各相转变压力。
3. 研究的方法与步骤
研究方法：
(1) 复习量子力学和热学，了解密度泛函理论的第一性原理，准简谐近似(Quasi-harmonic approximation QHA)和吉布斯自由能；
(2)利用VESTA软件建立Co元素的铁磁态的hcp和fcc结构模型；
4. 参考文献
[1] Wang C, Li C, Han J, et al. The pressure–temperature phase diagram of pure Co based on first-principles calculations[J]. Physical Chemistry Chemical Physics, 2017, 19(33): 22061-22068.
[2] Torchio R, Marini C, Kvashnin Y O, et al. Structure and magnetism of cobalt at high pressure and low temperature[J]. Physical Review B, 2016, 94(2): 024429.
[3] Kong B, Zeng T X, Xu H B, et al. Phase diagram, mechanical and thermodynamics properties of metallic Co under high temperature and high pressure[J]. Computational Materials Science, 2015, 104: 130-137.
5. 计划与进度安排
(1) 2024年12月14日-2024年02月18日 指导教师与学生联系，学生根据要求收集资料；
(2) 2024年02月21日-02月25日 老师下达毕业任务书；
(3) 2024年02月28日-03月04日 学生完成开题报告；
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
