Ti 2 AlN/TiAl界面结构的第一性原理研究

发布时间：2024-07-01 20:56

　　TiAl金属间化合物以其高比强度、高比刚度、良好的抗蠕变性能和较好的高温强度等优点被认为是高温结构件的理想材料,但是较低的室温塑性和成形性却限制了TiAl合金的应用。因此人们研究开发多种TiAl基复合材料,而Ti₂AlN/TiAl复合材料近年来受到较多的关注。界面是Ti₂AlN/TiAl复合材料质量好坏的关键,但是对其界面的微观研究还不充分。本文以Ti₂AlN/TiAl复合材料的界面作为研究对象,运用第一性原理方法对Ti₂AlN/TiAl复合材料的界面稳定性、界面分离功、界面原子之间的电子结构等特性进行了分析。首先,对TiAl块体、Ti₂AlN块体、TiAl七个低指数表面、Ti₂AlN(0001)三个终端表面和Ti₂AlN(112(?)0)表面结构及其稳定性进行了第一性原理计算。在所研究的七个TiAl低指数表面中,Ti终端的(001)面的表面能最大,Al终端的(110)面的表面能最小。而对于Ti₂AlN的表面来说...

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
    1.2 Ti₂AlN/TiAl复合材料的研究现状
        1.2.1 Ti-Al系金属间化合物的研究现状
        1.2.2 M-A-X晶体结构及性质
        1.2.3 Ti₂AlN/TiAl复合材料的研究现状
    1.3 第一性原理基本原理及在材料中的应用
        1.3.1 第一性原理基本原理
        1.3.2 复合材料界面的第一性原理的研究现状
    1.4 TiAl复合材料界面第一性原理的研究现状
    1.5 本文主要研究内容
第2章 理论计算方法
    2.1 密度泛函理论(DFT)
        2.1.1 Hohenberg-Kohn定理
        2.1.2 Kohn-Sham方程
        2.1.3 局域密度和广义梯度的近似
    2.2 赝势和平面波基组
    2.3 材料与试验方法
        2.3.1 试验材料
        2.3.2 组织观察与物相分析
第3章 γ-TiAl块体和表面计算
    3.1 γ-TiAl块体计算研究
        3.1.1 γ-TiAl块体模型建立
        3.1.2 γ-TiAl块体电子结构
        3.1.3 γ-TiAl块体成键分析
    3.2 γ-TiAl表面计算研究
        3.2.1 γ-TiAl表面模型建立
        3.2.2 γ-TiAl表面的能量计算
        3.2.3 γ-TiAl块体和(110)表面电子结构比较
    3.3 本章小结
第4章 Ti₂AlN块体和表面计算
    4.1 Ti₂AlN块体计算
        4.1.1 Ti₂AlN块体模型建立
        4.1.2 Ti₂AlN块体电子结构
        4.1.3 Ti₂AlN块体成键分析
    4.2 Ti₂AlN表面计算
        4.2.1 Ti₂AlN表面模型建立
        4.2.2 Ti₂AlN表面成键分析
        4.2.3 Ti₂AlN表面的能量计算
    4.3 Ti₂AlN块体和表面电子结构比较
    4.4 本章小结
第5章 Ti₂AlN/TiAl界面的计算
    5.1 TiAl(110)-Al终端/Ti₂AlN(112(?)0)界面
        5.1.1 构建界面模型及参数设置
        5.1.2 界面分离功
    5.2 TiAl(111)/Ti₂AlN(112(?)0)界面
        5.2.1 构建界面模型及参数设置
        5.2.2 界面分离功
    5.3 TiAl(001)-Al终端/Ti₂AlN(112(?)0)界面
        5.3.1 构建界面模型及参数设置
        5.3.2 界面分离功
    5.4 TiAl(111)/Ti₂AlN(0001)-N终端界面
        5.4.1 构建界面模型及参数设置
        5.4.2 结构分析
        5.4.3 界面成键和电子结构
    5.5 Ti₂AlN/TiAl界面的实验观察
    5.6 实验与模拟的比较分析
    5.7 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3999171