TiC, ZrC ve SiC Bileşiklerinin mekanik, termodinamik ve nötronik özelliklerinin teorik olarak incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada kübik yapılı 3C-SiC, TiC, ZrC karbür bileşiklerin mekanik, termodinamik ve nötronik özellikleri incelendi. Karbür bileşiklerin mekanik ve termodinamik özellikleri Genelleştirilmiş Gradient Yaklaşımı (GGA) ve norm-korunumlu pseudopotansiyel kullanarak yoğunluk fonksiyoneli teorisine (DFT) dayanan ab-initio metoduyla hesaplandı. Diğer taraftan, karbür bileşiklerin nötronik özellikleri farklı koşullar ve yüksek sıcaklıklarda nötron transport teorisine dayanan metot ile hesaplandı. Özellikle, incelenen karbür bileşiklerin bağ yapıları, örgü parametreleri, elastik sabitler, elastik modüller (Bulk, Young, Shear), Poisson oranı, sertlik, Debye sıcaklığı ve sıcaklık dağılımı, ısı kapasitesi, entropi, entalpi, serbest enerji dağılımları, nötron yakalama tesir kesiti, nötron akısı, yanma analizi, nötron çoğaltma faktörü gibi temel fiziksel parametreler hesaplanıp sonuçlar tartışıldı. Ayrıca fonon durum yoğunlukları hesaplandı. Elde edilen sonuçlar teorik ve deneysel sonuçlar ile karşılaştırıldı. Hesaplamalarda kullanılan yöntemlerin bileşiklerin fiziksel özelliklerini belirlemede doğru sonuçlar verdiği görüldü.

In this study, mechanical, thermodynamic and neutronic properties of cubic 3C-SiC, TiC, ZrC carbide compounds were investigated. The mechanical and thermodynamic properties of carbide compounds were calculated using Generalized Gradient Approach (GGA) and nor-conserving pseudopotential via density functional theory (DFT) based on ab-initio method. On the other hand, the neutronic properties of carbid compounds were calculated with the method based on neutron transport theory at different conditions and high temperatures. Particularly, the fundamental physical properties of the investigated carbid compounds such as, bonding structures, lattice parameters, elastic constants, elastic modules (Bulk, Young, Shear), Poisson ratio, hardness, Debye temperature and temperature distribution, heat capacity, entropy, enthalpy, free energy distributions, neutron capture cross-section, neutron flux, neutron effective multiplication factor and burnup were calculated and the results were discussed. Phonon state densities were also calculated. The results were compared with the theoretical and experimental results. It was seen that the methods used in the calculations gave accurate results in determining the physical properties of the compounds.