VN/TiN体系的修正嵌入原子相互作用势函数的研究

发布时间：2020-12-24 04:49

　　以Ti N为代表的过渡金属氮化物因为具有高硬度、高熔点、耐腐蚀、超导性、光致发光性以及各种优异的磁学性质而被广泛应用于切削工具表面涂层。近年来的研究发现,以Ti N为基础的纳米多层膜因为具有更高的硬度,在刀具涂层上具有广阔的应用前景。但迄今为止,超硬纳米多层膜致硬机理尚不清楚,因此,开展这方面的研究具有重要的科学价值和实际应用价值。分子动力学模拟是研究纳米薄膜的热力学性质主要理论手段之一。嵌入原子势（EAM）是进行分子动力学模拟常用的一种原子间相互作用势,广泛应用于金属以及合金体系,然而,在处理化合物,尤其是共价化合物体系时存在一些问题,因此,在此基础上又提出了修正的嵌入原子势（MEAM）,其适用范围得到大大扩展,成为分子动力学模拟所需要的一种重要势函数。本论文以VN/Ti N体系为研究对象,在Ti、V、N单元体系的MEAM势基础上,对Ti-N、V-N以及Ti-V二元体系的MEAM势进行研究,并在此基础上得到Ti-V-N三元体系的MEAM势。势参数优化确定的基本思路是:选取给定结构（比如Na Cl结构）的弹性常数的实验或第一性原理计算值为目标函数,优化确定出势参数,然后采用所得到的势参... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：51 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 金属氮化物研究背景和意义
    1.2 金属氮化物的研究现状
        1.2.1 TiN的研究现状
        1.2.2 VN的研究现状
    1.3 本文的研究意义和研究内容
        1.3.1 研究意义
        1.3.2 研究内容
2 MEAM势及其相关计算软件
    2.1 密度泛函理论及其计算软件
        2.1.1 密度泛函理论简介
        2.1.2 VASP软件包介绍
    2.2 MEAM势及相关计算软件
        2.2.1 简介
        2.2.2 EAM势
        2.2.3 MEAM势
        2.2.4 Lammps软件
    2.3 本章小结
3 MEAM势参数的优化方法
    3.1 引言
    3.2 势参数优化的基本思路
        3.2.1 优化方法
        3.2.2 目标函数的选择
    3.3 实例验证—TiN的MEAM势计算
        3.3.1 TiN的CsCl结构的弹性性质的第一性原理计算
        3.3.2 TiN的MEAM势计算
    3.4 本章小结
4 VN的MEAM势研究
    4.1 引言
    4.2 VN弹性性质的第一性原理计算
        4.2.1 模型构建以及计算方法
        4.2.2 计算结果与讨论
    4.3 VN的MEAM势研究
        4.3.1 势参数的优化
        4.3.2 计算结果与讨论
    4.4 本章小结
5 Ti V合金的MEAM势研究
    5.1 TiV合金的弹性性质的第一性原理计算
        5.1.1 模型构建以及计算方法
        5.1.2 计算结果与讨论
    5.2 TiV合金的MEAM势研究
        5.2.1 势参数的优化
        5.2.2 计算结果与讨论
    5.3 Ti-V-N三元体系势参数优化
    5.4 VN/TiN体系的MEAM势及参数汇总
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 后续研究工作
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]Elastic and thermodynamic properties of vanadium nitride under pressure and the effect of metallic bonding on its hardness[J]. 濮春英,周大伟,包代小,卢成,靳希联,宿太超,张飞武.  Chinese Physics B. 2014(02)
[2]高压下TiN的结构转变、弹性和热力学性质的第一性原理计算(英文)[J]. 郝爱民,周铁军,朱岩,刘鑫.  高压物理学报. 2012(04)
[3]3d过渡金属在NiAl中占位的第一原理计算[J]. 胡艳军,彭平,周惦武,李贵发,郑采星,韩绍昌.  中国有色金属学报. 2004(12)
[4]刀具涂层技术的新进展[J]. 吴大维,刘传胜,傅德君,彭友贵,范湘军.  中国机械工程. 2000(05)

硕士论文
[1]氮化钒基纳米复合膜及VN/WN纳米多层膜的微结构及性能研究[D]. 王杰.江苏科技大学 2013
[2]NiTi合金原子间势的构建[D]. 王翠.辽宁大学 2012



本文编号：2935014