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摘要本文采用基于密度泛函理论的第一性原理模拟计算方法，并结合平面波赝势方法，运用V ASP软件包首先分为四个步骤优化了ZnO材料结构：(1)截断能的优化；(2)SIGMA的优化；(3)K格点的优化；(4)晶格常数的优化。
为了优化原子位置，我们运用扫描法，得到一个关于晶格常数比ca 和晶格常数a的势能面，而扫描势能面的最低点即与最稳定结构对应。
对比五种赝势计算结果，选取和实验值最为接近优化值ca是1.6256的USPP 泛函和PW91赝势进行ZnO纤锌矿结构的后续计算。
并在此基础上，对ZnO纤锌矿结构的弹性常数、能带结构、态密度等性质做了计算，并与前人的结果对比分析讨论。
本论文的重点是ZnO材料三相之间相变关系的研究。
鉴于WZ相到RS相的相变势垒、相变压强以及相变路径都有比较详细而具体的结果，而关于ZnO材料的WZ相到ZB相以及ZB相到RS相的相变情况的研究尚未见报道，又因为其他材料(CdSe，ZnS，SiC，InP)从ZB相到RS相的相变情况也已经有人研究过，相变势垒、相变路径以及原子的移动都给出了明确结果，并发现ZB相相变至RS相过程中存在一个中间TS相，唯独WZ相和ZB相之间的相变关系尚无报道，因此本文主要针对WZ相和ZB 相之间的相变关系作了深入探讨，并给出了比较可能的相变路径(原子移动方向)和相变势垒(0.19eVpair)，把相变势垒与从WZ结构到RS结构的相变势垒(0.15eVpair)相比，相差仅为0.04eVpair；而与GaN材料的相变势垒(0.26 eVpair)相比，更是低了很多。
所以WZ相和ZB相之间的相变，从相变势垒角度来分析是有可能发生的，而对于为什么在实验上没有观察到这两相之间的相变，本文对此解释体系缺乏相变驱动力，并且进一步分别讨论了采取升高温度或者外加压力以提供相变驱动力，也都不能促使相变现象的发生，这在一定程度上解释了WZ相和ZB相之间不能发生相变的原因。
关键词：ZnO材料，ASP软件，纤锌矿结构性质，相变关系AbstractFirst principles calculations and the plane-wave method are carried to study the structural stability of wurtzite ZnO by optimizing the, the SIGMA, the K grid, and the lattice constant step by step. To optimize the atomic position, we use scanning methods to get a potential energy surface about the lattice constants ca and a. The lowest point of the potential energy surface corresponds to the most stable structure, where the lattice constants ratio ca is 1.6256. Comparing the five pseudopotential, the USPP functional and the PW91 pseudopotential were selected to the following calculations of the WZ ZnO. Based on the above calculations, we study the elastic constants, the band structure and the density of states etc material properties, and analysis and discuss them by comparing with the results of previous.The study of three-phase relationship between the phase transition were our main works. We focus on the transformation from WZ to ZB, because there already existed the phase transition barrier, the transition pressure and the transformation path from WZ to RS of ZnO, at the same time the phase transition barrier and the transformation path from ZB to RS of CdSe，ZnS，SiC，InP etc were studied and reported, further more a mesophase was discovered between ZB and RS. This article showed the transformation path from ZB to WZ, and the phase transition barrier. The energy barrier was calculated for for different ZnO transformation pathways. From all the transformation pathways, a most probable pathway is proposed whose energy barrier (0.19eVpair) is lower than any other pathway. Compared with the energy barrier between wurtzite androck salt ( 0.15eVpair ), the energy barrier in this work is not obvious difference from it. Furthermore, compared with the energy barrier of GaN(0.26 eVpair), the energy barrier in this work is obvious lower than it. Therefore, it is possible to transfer from zinc-blende to wurtzite with respect to the energy barrier. This work accounts for why it is impossible to transfomate directly between wurtzite and zinc blende in thermodynamic aspect and dynamical aspect, just because of lacking of phase transformation driving force.Key words: ZnO material; V ASP software; wurtzite structure properties;three-phase relationship毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
铀纯度为3%的U-235为核电站发电用低浓缩铀，U-235纯度大于80%的铀为高浓缩铀，其中纯度大于90%的称为武器级高浓缩铀，主要用于制造核武器。
获得铀是非常复杂的系列工艺，要经过探矿、开矿、选矿、浸矿、炼矿、精炼等流程，而浓缩分离是其中最后的流程，需要很高的科技水平。
获得1公斤武器级U-235需要200吨铀矿石。
由于涉及核武器问题，铀浓缩技术是国际社会严禁扩散的敏感技术。
目前除了几个核大国之外，日本、德国、印度、巴基斯坦、阿根廷等国家都掌金属铀握了铀浓缩技术。
提炼浓缩铀方法主要有气体扩散法和气体离心法。
气体扩散法: 使待分离的气体混合物流入装有扩散膜（分离膜）的装置来得到富集和贫化的两股流的同位素分离方法。
基本原理是：在分子间的相互碰撞忽略不计的情况下，气体混合物中质量不同的气体分子 (例如235UF6和238UF6)的平均热运动速率与其质量二次方根成反比。
当气体通过扩散膜时,速率大的轻分子(235UF6)通过的几率比速率小的重分子(238UF6)的大。
这样,通过膜以后，轻分子的含量就会提高，从而达到同位素分离的目的。
第二次世界大战结束后，美国的实践证明，气体扩散法能够用来大规模生产铀 235。
它是目前最成熟的大规模分离铀同位素的方法，是对各种新的浓缩方法的大规模商业应用的挑战，是比较各种方法的基本点。
美国和法国大型气体扩散工厂的分离功率达1万吨/年以上，比能耗均在 2400千瓦·时/千克左右。
气体扩散法的缺点是分离系数小，工厂规模大，耗电量惊人，成本很高。
气体离心法: 气体离心分离机是其中的关键设备。
铀原料放置于离心机中央反应室内，离心机以7-8万转/分钟的速度旋转。
较重的U-238原子逐渐靠近离心机的边缘，而较轻的U-235则保留在离心机中心部位。
结晶U-235被称为“富铀”（浓缩铀），其余的“贫铀”则被丢弃。
仅靠单个离心机一次分离是远远不够的，必须通过更多离心机加工，才可以分离提纯。
贮存金属铀的力学性能及腐蚀行为邱志聪;邹东利;何立峰;赵雅文;肖大武;郭亚昆【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2017(048)004【摘要】研究了金属铀在室温大气环境经15年贮存后,力学性能及表面腐蚀状况的变化.结果表明,与未经存贮的试样相比,存贮后金属铀的屈服强度提高了13.0％、抗拉强度、冲击韧性、断后伸长率和断面收缩率分别降低了0.8,10.4,14.0和33.3％.在大气环境中表面腐蚀形貌主要呈斑状,环境中的水汽是导致金属铀在贮存中发生腐蚀的主要因素,硅杂质在水汽存在条件会促进铀表面点蚀的形成.【总页数】5页(P4127-4130,4135)【作者】邱志聪;邹东利;何立峰;赵雅文;肖大武;郭亚昆【作者单位】中国工程物理研究院材料研究所,四川江油621907;中国工程物理研究院材料研究所,四川江油621907;中国工程物理研究院材料研究所,四川江油621907;中国工程物理研究院材料研究所,四川江油621907;中国工程物理研究院材料研究所,四川江油621907;中国工程物理研究院材料研究所,四川江油621907【正文语种】中文【中图分类】TG172.8【相关文献】1.X65/316L与AISI4130/Inconel625复合管焊接接头力学性能及腐蚀行为研究[J], 吴星东;谢树军2.2024铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能及电化学腐蚀行为 [J], 李娜;南黄河;何冰;罗云萌3.Nd对Mg-11Li-3Al-2Zn-0.2Zr合金组织、力学性能及腐蚀行为的影响 [J], 雷雪;王日初;彭超群;冯艳;孙月花4.Nd对Mg-11Li-3Al-2Zn-0.2Zr合金组织、力学性能及腐蚀行为的影响 [J], 雷雪; 王日初; 彭超群; 冯艳; 孙月花5.脉冲磁场对镁铜合金组织、力学性能及生物腐蚀行为的影响 [J], 张磊; 刘栩瑞; 黄浩; 周全因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
分析能带图能带结构是目前采用第一性原理（从头abinitio）计算所得到的常用信息，可用来结合解释金属、半导体和绝缘体的区别。
能带可分为价带、禁带和导带三部分,倒带和价带之间的空隙称为能隙，基本概念如图所示：如何能隙很小或为0 ，则固体为金属材料，在室温下电子很容易获得能量而跳跃至传倒带而导电;而绝缘材料则因为能隙很大（通常大于9电子伏特)，电子很难跳跃至传导带，所以无法导电。
一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特，介于导体和绝缘体之间.因此只要给予适当条件的能量激发,或是改变其能隙之间距,此材料距能导电.能带用来定性地阐明了晶体中电子运动的普遍特点。
价带（valence band），或称价电带，通常指绝对零度时，固体材料里电子的最高能量。
在导带（conduction band）中,电子的能量范围高于价带，而所有在传导带中的电子均可经由外在的电场加速而形成电流。
对与半导体以及绝缘体而言，价带的上方有一个能隙（band gap),能隙上方的能带则是传导带,电子进入传导带后才能在固体材料内自由移动，形成电流。
对金属而言，则没有能隙介于价带与传导带之间，因此价带是特指半导体与绝缘体的状况。
费米能级（fermi level）是绝对零度下的最高能级。
根据泡利不相容原理,一个量子态不能容纳两个或两个以上的费米子（电子）,所以在绝度零度下，电子将从低到高依次填充各能级,除最高能级外均被填满，形成电子态的“费米海”。
“费米海"中每个电子的平均能量为（绝对零度下）为费米能级的3/5.海平面即是费米能级。
一般来说,费米能级对应态密度为0的地方,但对于绝缘体而言，费米能级就位于价带顶。
成为优良电子导体的先决条件是费米能级与一个或更多的能带相交。
能量色散（dispersion of energy)。
同一个能带内之所以会有不同能量的量子态,原因是能带的电子具有不同波向量（wave vector)，或是k—向量。
金属热导率的第一性原理计算方法在铝中的应用温斌;冯幸【摘要】Thermal conductivity is a basic physical property of metal materials. The calculation of thermal conductivity of metallic materials has great theoretical significance for understanding and designing new thermoelectric materials.Since the thermal conduc-tivity of metal is composed of two parts, the phonon thermal conductivity and the electronic thermal conductivity, the phonon spectra and electron energy band structures of the metal Al are calculated by the first principles calculation combined with the Debye mod-el, deformation potential model and the Drude free electron gas model. The calculated phonon thermal conductivity and electronic thermal conductivity are 4.8 W/mK and 186.1 W/mK at 300 K, which are in good agreement with the experimental values.The study provides theoretical support for predicting and designing new thermoelectric materials.%热导率是金属材料的一个基本物理性质,金属材料热导率的计算对理解和设计新型热电材料具有重要的理论意义. 由于金属的热导率由声子热导率和电子热导率两部分组成,本文从第一性原理计算出发,并以金属铝为例,计算了铝的声子谱和电子能带结构,并结合徳拜模型、形变势模型和Drude自由电子气模型,分别计算获得金属铝在300 K下的声子热导率和电子热导率为4.8 W/mK和186.1 W/mK,该计算值与实验值较吻合.该研究为预测和设计新的热电材料提供理论支持.【期刊名称】《燕山大学学报》【年(卷),期】2015(039)004【总页数】8页(P298-305)【关键词】铝;热导率;声子谱;电子能带结构;第一性原理计算【作者】温斌;冯幸【作者单位】燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004【正文语种】中文【中图分类】O482.2+2金属热导率的第一性原理计算方法在铝中的应用温斌*，冯幸(燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，河北秦皇岛066004)摘要:热导率是金属材料的一个基本物理性质，金属材料热导率的计算对理解和设计新型热电材料具有重要的理论意义。
摘要本文主要利用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算，理论上预言了高压下LaN的压致结构相变和电子结构的压力效应。
计算结果显示LaN在高压下从NaCl结构(B1，空间群Fm3m)转变成CsCl结构(B2，空间群Pm3m)，并得到了结构转变压力，以及相应能带结构和带隙宽度的影响。
关键词：第一性原理；高压；结构相变；NaCl结构；CsCl结构AbstractThis paper mainly based on the density functional theory ( DFT ) first principles calculation, theoretically predicted LaN under high pressure pressure induced structure transformation and the electronic structure of the pressure effect. The calculation results show the LaN under high pressure from the NaCl structure ( B1, space group Fm3m ) into the CsCl structure ( B2, space group Pm3m ), and obtains the structure change of pressure, and the corresponding energy band structure and band gap width effect.Keywords:First principles; high pressure; structural transformation; NaCl structure; CsCl structure目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (4)1.1晶体结构的研究进展和应用前景 (4)1.2高压研究的意义 (5)1.3本文的主要内容 (6)2正文 (7)2.1高压下晶体结构的研究现状 (7)2.2理论方法 (8)2.2.1密度泛函理论基本概念 (9)2.2.2交换关联项的处理 (11)2.2.3密度泛函理论的数值计算方法 (12)2.2.4状态密度在Brillouin zone的表示 (14)2.3高压下LaN结构相变的第一性原理计算 (14)2.3.1研究了LaN的结构 (14)2.3.2计算了两种结构的晶胞总能与体积的关系曲线 (16)2.3.3计算了LaN的相变压力 (16)2.3.4计算了LaN的能带结构和态密度 (17)结论........................................................................................................... 错误!未定义书签。
Al-Zr系金属间化合物的第一性原理研究阮海光;黄福祥;钟明君;陈志谦;张照超【摘要】利用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波法,计算了Al-Zr系3种金属间化合物在0 K时的生产焓、结合能及相关弹性性能,表征了Al_3Zr、Al_2Zr 和AlZr 3种化合物的结构稳定性、硬度和韧/脆性等,并结合总态密度和分波态密度等电子结构分析,揭示了化合物韧/脆性机制。
研究表明：Al_3Zr、Al_2Zr和AlZr 3种化合物的结构均具有稳定性,Al_2Zr在所计算的化合物中具有最高硬度,Al_3Zr次之,AlZr最低,且所有化合物均表现为脆性。
结合电子结构发现,3种化合物的Al的3s、3p轨道和Zr的4d轨道的价电子具有强烈的杂化作用,从而形成共价键,并导致材料具有低温脆性。
【期刊名称】《重庆理工大学学报》【年(卷),期】2017(031)005【总页数】9页(P60-67)【关键词】第一性原理;铝锆化合物;稳定性;弹性性能;电子结构【作者】阮海光;黄福祥;钟明君;陈志谦;张照超【作者单位】[1]重庆理工大学材料科学与工程学院,重庆400054 [2]西南大学材料与能源学部,重庆400715;;[1]重庆理工大学材料科学与工程学院,重庆400054 [2]西南大学材料与能源学部,重庆400715;;[1]重庆理工大学材料科学与工程学院,重庆400054 [2]西南大学材料与能源学部,重庆400715;;[1]重庆理工大学材料科学与工程学院,重庆400054 [2]西南大学材料与能源学部,重庆400715;;[1]重庆理工大学材料科学与工程学院,重庆400054 [2]西南大学材料与能源学部,重庆400715【正文语种】中文【中图分类】O482铝合金由于具有优良的综合性能，如比强度和比刚度高、良好的导电性能、耐腐蚀性好，易回收等，目前被广泛用于航天、汽车、电子、生物医学、建筑等领域，并已发展成为继钢铁之后使用最广泛的有色金属材料[1-5]。
第一性原理计算判断资料稳固性的几种方法当我们经过一些方法，如：人工设计、机器学习和构造搜寻等，设计出一种新资料的时候，第一需要做的一件事情就是去判断这个资料能否稳固。
假如这个资料不稳固，那么后续的性能剖析就如同海市蜃楼。
所以，判断资料能否稳固是资料设计领域中特别重点的一个环节。
接下来，我们介绍几种经过第一性原理计算判断资料能否稳固的方法。
1.联合能联合能是指原子由自由状态形成化合物所开释的能量，一般默认算出来能量越低越稳固。
关于简单的二元化合物 A m B n（ A,B为该化合物中包括的两种元素，m,n 为相应原子在化学式中的数目），其联合能可表示为：此中 E(A m B n )为化学式 A m B n的能量， E(A)和 E(B)分别为自由原子 A和 B的能量， E b越低，越稳定。
2.形成能形成能是指由相应单质合成化合物所开释的能量。
相同，关于二元化合物A m B n，其形成能可表示为：此中 E(A)和E(B)分别为对应单质 A和 B归一化后的能量。
用能量判断某一资料稳固性的时候，选择形成能可能更切合实质。
由于实验合成某一资料的时候，我们一般使用其构成单质进行合成。
假如想进一步判断该资料是处于稳态仍是亚稳态，那么需要用凸包图（ convex hull ）进行。
如图 1 所示，计算已知稳态 A x B y的形成能，构成凸包图（红色虚线），其横轴为 B在化学式中所占比率，纵轴为形成能。
经过比较观察化合物与红色虚线的相对地点，假如在红色虚线上方则其可能分解（如：图 1 插图中的 D，将分解为 A和B）或处于亚稳态（ D的声子谱没有虚频）；假如在红色虚线下方（如：图 1 插图中的 C），则该化合物稳固。
图 1：凸包图用于判断亚稳态和稳态 [[1] ] 3.声子谱声子谱是表示构成资料原子的集体振动模式。
假如资料的原胞包括n 个原子，那么声子谱总合有3n 支，此中有 3条声学支， 3n-3 条光学支。
声学支表示原胞的整体振动，光学支表示原胞内原子间的相对振动。
山西大学本科毕业论文 9 1
BI YE SHE JI （20 届）
金属铀的基态结构和力学性质的第一性原理计算
所在学院 专业班级 物理学 学生姓名 指导教师 完成日期 山西大学本科毕业论文
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金属铀的基态结构和力学性质的第一性原理计算 摘要: 金属铀是当前社会中一个为人所广知的元素和物质，同时它在军事、民用等方面的巨大作用，也得到了人们的广泛关注和深入的研究。科学研究也发现了金属铀的很多结构特点和特殊性质。 本文对金属铀的几种不同结构进行了计算和分析，计算了它们的一些力学性质。本文分为3个部分。第一部分介绍本文所用到的基础理论，即计算材料学、第一性原理的一些基础知识，以及近期关于金属铀的一些工作情况；第二部分阐述了模拟计算得到的金属铀不同结构的结构特点、晶格常数以及弹性常数、弹性柔顺常数、泊松比等力学性质；第三部分进行结论和总结。
关键词： 铀；第一性原理；晶格常数；弹性常数；弹性各向异性 Abstract: Uranium metal is a welk-known element and substance in today’s world,and its important use in military and cilivian also get wide attention and in-depth study. Scientific research show very structural features and special properties of Uranium.
This article coloutes several different structures of Uranium metal and analyies them,some of their mechanical properties are computed.The paper is divided into three parts.The first part introduces the basic theries,such as computational materials science,the basic knowledge of first principles and some work condition of Uranium metal.The second illustrates the structure characteristic and lattice constant of different structure of Uranium metal,also the mechanical properties,elastic constant,elastic compliance constant and Berth than.The third part summarizes all of the article and draw the conlusion.
Keywords: Uranium;First Principles; Lattice Constant ;Elastic Constants; Elastic anisotropy factor. 山西大学本科毕业论文
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目录 第一章 绪论 .............................................................. 4 1.1计算物理学、计算材料学. ...................................................... 4 1.2 金属铀的研究近况... ......................................................... 5 1.3本课题的研究意义、思路和内容 ................................................. 6 第二章 计算原理 .......................................................... 6 2.1引言 ......................................................................... 6 2.2 密度泛函理论 ................................................................ 7 2.3第一性原理 ................................................................... 8 第三章 金属铀的基态结构和力学性质的计算 .................................. 9 3.1引言 ......................................................................... 9 3.2计算方法 ..................................................................... 9 3.3 γ-U和fcc-U的基态结构 ..................................................... 10 3.4γ-U的力学性质 ............................................................................................................................... 13
3.5小结........................................................................14 第四章 总结与展望 ................................................................... 15
主要参考文献 ....................................................................... 15
Abstract......................................... .....................................16 山西大学本科毕业论文
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第一章 绪论
1.1计算物理学和计算材料学 计算物理是目前新兴的一个物理学科，计算物理学主要通过计算机甚至大型互联网服务器对研究对象进行模拟、计算、设计性实验等。 在计算物理学出现和发展以前，物理理论与实验基本上是独立研究的。理论指导实验，实验修改理论，但是二者之间不一定有必然的直接联系。计算物理学在当今计算机科学的飞速发展的推动下，俨然成为了连接物理理论和实验的桥梁，甚至有成为物理学理论、实验之外的第三个重要研究方向。 在理论物理学中，传统的分析研究是建立在大量公式理论的基础上，需要得到验证，而实验物理学的针对性实验设计又需要灵感，且掣肘颇多；实验可以得到新的物理现象，开创物理学研究的道路，但是实验结果的处理和分析需要理论的支持，但根据实验探求理论需要考虑全面，也不是易事。 计算物理学将在二者之间扮演越来越重要的角色，而且三者相辅相成。理论物理学可以为计算物理提供所需的理论原理和公式、思路等，计算物理所得到的结果可以与理论相互检验。另外计算物理可以与实验得到的结果进行比较，指导实验进行数据分析，且实验中的很多仪器设备等也需要计算物理提供方法和手段，实验得到的数据反过来也对计算物理进行验证和反馈，促进计算物理自身的完善和发展。同时，物理学中存在着很多无法在人力范围内计算得到结果或者无法得到精确解的问题，就可以通过运用计算物理方法，进行大量计算机模拟、逼近，来得到所期望或者符合要求的结果，为物理学，同时也为其他学科，的发展避免了很多不必要的麻烦，提供了极大的便利。 计算材料学作为一个交叉学科，涉及凝聚态物理、材料物理、材料力学、理论化学以及计算机科学等诸多科学研究领域，运用当前较为发达的计算机手段分析材料特性，而且避免了在研究特定材料时种种不方便和弊端，为材料学科的发展注入了鲜活的的研究思路和方法。同时，在当前的研究现状中，随着材料研究越来越深入，对材料本质、性能研究要求的不断提高，对材料的研究尺度越来越小，原始的实验研究精度已经远远满足不了需要，难度和成本也极为高昂，制约了材料科学的发展。计算材料学中对材料的结构模拟、性质探究的高准确性、可操作性以及低成本，都极大地符合当前材料科学领域发展的要求。而且随着该学科的不断发展，理论的逐渐完善，计算材料学一定会发挥越来越大的作用。 山西大学本科毕业论文 9 5
物理学研究中如今常用的模拟计算方法有如下几种：第一原理从头计算法（First-principles Ab-initio Calculation），分子动力学方法(Molecular Dynamics)，有限元分析（Finite Element Analysis），量子蒙特卡洛方法（Quantum Monte Carlo method）等。
1.2金属铀的研究近况 1988年，Lawson等人[11]做了研究α-铀性质的实验。该研究成为了后面分析α铀的性质的重要参考。 2008年，Taylar等人[6]研究了铀的多种纯态，计算了α、γ、fcc（面心立方结构）三种相的平衡结构参数和弹性常数。该研究使用的是PAW赝势和PW91-GGA交换关联泛函理论的方法；计算得到的结果有的与当时的实验值较为接近，但是也有的误差比较大，比如平衡晶格参数比Crocimbette预言的大4％。 2010年，Shang等[7]发表的一篇文章中计算了铀的最优晶格常数、体积模量和弹性常数。该文章中对铀进行了像元素周期表中的大多数一样的研究，计算了包括最优晶格常数、体积模量和弹性常数等。尽管Shang与Taylar使用了相同的交换关联泛函理论，但是他们bcc和fcc结构的弹性常数的结果有很大的区别。 2010年Xiang等[8]使用其他的方法计算了α-铀和γ-铀的平衡体积、体积模量等。该文献利用的是PBE-GGA交换关联泛函理论，得到的结果明显不同与运用PW91计算得到的结果，但是该研究只计算了三种结构的平衡体积和α、γ相的体积模量。 2011年，Adak等[10]计算了在不同压强下铀的各相之间的转变情况。Adak研究了当压强达到1.3TPa时铀相变化情况，并且发现在大约285GPa以上时α相会转变为bct结构；在极高的压强下，铀的bcc结构要比bct结构更加稳定。 2012年，Li等[9]计算了铀不同相中，包括α相、β相、γ相、bct、hcp（六角密排结构），每一个原子的能量。而且验证了能量最低结构与Lawson[11]中子衍射实验的结构相一致，并尝试探究了决定β相晶体结构的决定因素。研究使用的是PW91理论。 在2002年、2012年，Soderland[2] [3]分别计算了声子态密度来探究0K时γ相的不稳定性。以及运用全势能线性原子球轨道技术计算了α-铀的结构及弹性常数。文章中使用的研究方法，称之为自洽从头算晶格动力学。Soderland还验证了在高压下，铀的bcc结构是更加符合理论的。
