MAX相中A位金属晶须自发生长机理研究

发布时间：2021-05-26 20:10

　　MAX相是一类三元纳米层状碳化物或氮化物陶瓷,兼具低硬度、良好的可加工性、良好的导电导热性等金属材料的性能和高弹性模量、良好的抗氧化抗腐蚀和抗辐照损伤能力等陶瓷材料的性能。MAX相独特的性能使其在电接触材料、高温结构材料和核电热交换材料等领域展现了巨大的应用前景。但是,MAX相中的A位金属晶须自发生长现象对其在应用过程中的可靠性造成了巨大挑战。因此,目前迫切需要对MAX相中金属晶须自发生长机理形成全面认识以从根本上解决这一问题。此外,从本质上而言,MAX相陶瓷和Sn及Sn基合金等金属中的晶须自发生长现象都是原子的运动,因而对MAX相中金属晶须自发生长机理的研究也将为解决其他材料中的晶须自发生长问题提供基础。本论文以一种典型MAX相Ti₂SnC中的Sn晶须自发生长现象为主要研究对象,采用第一性原理计算与实验研究相结合的方法,从原子运动角度对Ti₂SnC中Sn晶须自发生长的物质迁移机理进行了系统研究,主要研究成果如下:结合稳定同位素示踪和电感耦合等离子体质谱分析（ICP-MS）,研究了Ti₂SnC/Sn体系中Sn晶须自发生长... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：110 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 金属晶须自发生长问题的发展历史
    1.2 MAX相中金属晶须自发生长现象
    1.3 MAX相中金属晶须自发生长机理的研究现状
        1.3.1 晶格脱嵌机理
        1.3.2 界面能机理
        1.3.3 氧化-压应力机理
        1.3.4 解理面催化机理
    1.4 研究意义及研究内容
        1.4.1 研究意义
        1.4.2 研究内容
第二章 试验材料与方法
    2.1 试验材料
    2.2 Ti_2SnC合成
    2.3 分析测试方法
        2.3.1 X射线衍射分析
        2.3.2 X射线光电子能谱分析
        2.3.3 扫描电子显微分析
        2.3.4 透射电子显微分析
        2.3.5 热分析
        2.3.6 电感耦合等离子体质谱分析
    2.4 第一性原理计算方法
        2.4.1 超晶胞
        2.4.2 冷冻声子法
第三章 C-Sn-Ti体系的热力学平衡相与缺陷结构
    3.1 引言
    3.2 C-Sn-Ti三元体系
    3.3 Ti_2SnC相的第一性原理研究
        3.3.1 平衡态结构
        3.3.2 电子结构
        3.3.3 晶格振动
        3.3.4 热力学性质
        3.3.5 点空位
    3.4 β-Sn相的第一性原理研究
        3.4.1 平衡态结构
        3.4.2 电子结构
        3.4.3 点空位
    3.5 本章小结
第四章 Ti_2SnC中Sn晶须自发生长行为
    4.1 引言
    4.2 Ti_2SnC中Sn晶须自发生长特征与微观组织
    4.3 冷压压力对Ti_2SnC中Sn晶须自发生长的影响
    4.4 Sn含量对Ti_2SnC中Sn晶须自发生长的影响
    4.5 培养环境对Ti_2SnC中Sn晶须自发生长的影响
    4.6 本章小结
第五章 MAX相中A位金属晶须自发生长机理
    5.1 引言
    5.2 Sn晶须自发生长的元素来源
        5.2.1 Ti_2SnC/Sn体系中Sn晶须成分分析
        5.2.2 Ti_2SnC/~(120)Sn体系中Sn晶须成分分析
    5.3 Sn晶须自发生长的驱动力
        5.3.1 Ti_2SnC/A体系交互作用的第一性原理模拟
        5.3.2 Ti_2SnC/A体系中晶须自发生长行为
    5.4 Sn晶须自发生长的晶体学条件与传质通道
        5.4.1 Ti_2SnC/Sn界面的第一性原理模拟
        5.4.2 Ti_2SnC/Sn晶须界面的微观结构表征
    5.5 Sn晶须的形貌形成机理
        5.5.1 β-Sn表面能的第一性原理计算
        5.5.2 Sn晶须的形貌分析
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]MAX相中的晶体结构缺陷:研究现状与发展方向[J]. 张辉,王晓辉,周延春.  现代技术陶瓷. 2019(03)
[2]Preparation and arc erosion properties of Ag/Ti2SnC composites under electric arc discharging[J]. Jianxiang DING,Wubian TIAN,Peigen ZHANG,Min ZHANG,Jian CHEN,Yamei ZHANG,Zhengming SUN.  Journal of Advanced Ceramics. 2019(01)
[3]Spontaneous Ga whisker formation on FeGa3[J]. Yushuang Liu,Peigen Zhang,Li Yang,Wubian Tian,Yamei Zhang,Zhengming Sun.  Progress in Natural Science:Materials International. 2018(05)
[4]三元层状可加工导电MAX相陶瓷研究进展[J]. 李建华,张超,王晓辉.  现代技术陶瓷. 2017(01)
[5]Spontaneous Growth of Metal Whiskers on Surfaces of Solids:A Review[J]. Peigen Zhang,Yamei Zhang,Zhengming Sun.  Journal of Materials Science & Technology. 2015(07)
[6]MAX相陶瓷的制备、结构、性能及发展趋势[J]. 郑丽雅,周延春,冯志海.  宇航材料工艺. 2013(06)
[7]锡晶须生长机理研究的现状与问题[J]. 赵子寿,冼爱平.  中国有色金属学报. 2012(08)
[8]镀层表面锡晶须自发生长现象的研究进展[J]. 石红昌,冼爱平.  中国有色金属学报. 2011(05)

博士论文
[1]Sn基软钎料合金的晶须快速生长行为和抑制方法研究[D]. 杨海峰.哈尔滨工业大学 2017

硕士论文
[1]Cr2GaC MAX相的制备以及Ga晶须自发生长规律研究[D]. 欧阳建.东南大学 2015



本文编号：3206991