过渡金属作用下的金刚石石墨化机理研究

发布时间：2017-07-15 17:38

  本文关键词：过渡金属作用下的金刚石石墨化机理研究

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【摘要】：从电子和原子角度解释了过渡金属对金刚石石墨化催化作用的机理,即过渡金属具有空d轨道,并且在某一面上与金刚石(111)面原子符合对准原则。为了验证此结论,基于第一性原理建立铬、铁、钴、钛、铂、铝、铜原子与金刚石原子的作用模型,进行仿真计算,得到不同过渡金属对金刚石石墨化的影响规律。仿真结果表明:Cr、Fe、Co、Ti、Pt作用下的金刚石结构出现不同程度的石墨化现象,而Al、Cu作用下的金刚石无石墨化现象。不同金属作用下金刚石原子结构的平面度由小到大依次为铁、铬、钴、钛、铂、铝、铜;碳原子间方差由小到大依次为铁、铬、钴、铂、钛、铝、铜;系统能量变化由大到小的顺序依次为铁、铬、钴、铂、钛。通过比较,铁、铬、钴原子对金刚石石墨化具有明显的催化作用,铂、钛原子有一定的催化作用,而铝、铜原子则无催化作用。当金属具有空d轨道且与金刚石在一定面上符合对准原则,未配对电子越多,金属对金刚石石墨化的催化作用越强;反之,当金属价电子层无d轨道或d轨道电子是充满状态时,金属对金刚石石墨化无催化作用。该研究为利用金刚石石墨化机理刃磨金刚石刀具提供了理论基础。
【作者单位】： 大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室;沈阳工业大学机械工程学院;
【关键词】： 金刚石石墨化 第一性原理 未配对电子 对准原则
【基金】：国家自然科学基金(51575083) 创新研究群体科学基金(51321004) 国家重点基础研究发展计划(973计划,2011CB706704)资助项目
【分类号】：TQ163;TG711
【正文快照】： 0前言 金刚石是自然界中硬度最大的物质,不仅可用作观赏宝石,而且在工业中的应用极为广泛。金刚石具有非常稳定的物理性能,如高硬度、高耐磨性、低摩擦因数,同时还具有优越的化学性能[1]。由于其硬度极高、耐磨性和强度高、导热性能好、和有色金属摩擦因数低、能磨出极锋锐的

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本文编号：545031