基于第一性原理的α-Fe/Mo 2 FeB 2 硬质覆层材料内界面性能研究

发布时间：2025-04-18 04:30

　　三元硼化物硬质覆层材料是一种综合性能良好的涂覆层材料,被广泛应用于机械、汽车、核工业、航空航天、矿山等领域。由于界面两侧材料性能失配,对界面结合强度有很大影响,从而影响其使用寿命。本文基于第一性原理方法,采用模拟软件Materials Studio对三元硼化物硬质覆层材料(α-Fe/Mo2FeB2)内界面性能进行模拟研究,揭示影响其材料性能的内在微观作用机理,对三元硼化物硬质覆层材料零件的优化设计具有重要意义。首先,进行了最稳定的α-Fe(001)/Mo2FeB2(001)界面性能研究。建立了含有不同原子层数的表面模型,分别对其模型的原子层数进行收敛测试,确定了最为合适的几何表面模型。基于该表面模型,考虑到原子堆垛方式对界面的影响,建立了四种不同原子堆垛方式的α-Fe(001)/Mo2FeB2(001)界面模型。分别计算了这四种界面模型的界面粘附功、界面结合能和断裂功。计算结果表明:Fe+hollow界面性能最稳定,Fe+B+top界面性能最不稳定,且四种堆垛模型的界面断裂容易发生基体相或硬质相,可知Fe+hollow的堆积更可能是持续的自然堆积方式。进一步分析了性能最稳定的Fe+hol...

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状及存在问题
    1.3 主要研究内容
2 第一性原理理论
    2.1 密度泛函理论(DFT)
    2.2 交换关联泛函
    2.3 基于第一性原理的α-Fe/Mo₂FeB₂覆层材料界面性能研究方法
    2.4 本章小结
3 α-Fe(001)/Mo₂FeB₂(001)界面性能的研究
    3.1 Materials Studio概述
    3.2 模型与计算方法
    3.3 α-Fe (001)/Mo₂FeB₂ (001)界面性质参数计算
    3.4 界面模型的电子结构分析
    3.5 本章小结
4 α-Fe(001)/Mo₂FeB₂(100)界面性能的研究
    4.1 α-Fe(001)/Mo₂FeB₂(100)界面模型的建立和计算参数的选取
    4.2 α-Fe(001)/Mo₂FeB₂(100)界面性质参数计算
    4.3 界面模型的电子结构分析
    4.4 本章小结
5 掺杂原子对α-Fe(001)/Mo₂FeB₂(100)界面性能的影响
    5.1 含有掺杂原子的掺杂缺陷形成能和粘附功
    5.2 碳原子对α-Fe(001)/Mo₂FeB₂(100)界面性能的影响研究
    5.3 铬原子对α-Fe(001)/Mo₂FeB₂(100)界面性能的影响研究
    5.4 镍原子对α-Fe(001)/Mo-2FeB₂(100)界面性能的影响研究
    5.5 掺杂原子界面模型的电子结构分析
    5.6 掺杂原子对α-Fe(001)/Mo₂FeB₂(100)界面性能影响的综合分析
    5.7 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间主要成果
学位论文数据集



本文编号：4040532