金属/过渡金属碳化物界面势的反演及界面稳定性的理论研究

发布时间：2021-05-06 07:00

　　过渡金属碳化物（Transition metal carbide, TMC）具有如高熔点、高硬度、防腐蚀性和极强的化学稳定性等特点被广泛用于工程材料中。例如第Ⅳ和Ⅴ过渡族碳化物已用于增韧金属体材料以及材料的保护涂层等领域。其中Fe基化合物由于其独特的性质引起了实验和理论的研究。由于界面不仅对材料性能有着重要的作用,而且材料的失效也从界面附近开始。因此金属/过渡金属碳化物体系的界面结构和力学性质已成为研究重点。本论文构建了bcc[110]/B1[100]、bcc[100]/B1[100]和fcc[100]/B1[100]三种类型的共格界面模型,并基于第一性原理粘结能曲线,通过Chen-Mobius反演方法首次系统地获得Fe[110]/TMC[100]和Fe[100]/TMC[100]（TM=Ti、 Zr、Hf、V、Nb和Ta）体系的界面势,以及Cu[100]/TMC[100]（TM=Ti、Zr、 Hf、V和Nb）体系的界面势。利用反演获得的界面势研究了Fe/TMC和Cu/TMC界面体系的稳定性。首先基于半共格界面结构分析了不同（m,n）值界面体系的界面能和位错结构,并引入位错芯形成能和形... 

【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：118 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 界面的定义以及模拟方法
        1.1.1 界面的定义与结构
        1.1.2 原子级的模拟在界面体系中的重要性
        1.1.3 描述界面体系的原子势
    1.2 金属与过渡金属碳化物界面的研究现状
        1.2.1 金属与过渡金属碳化物界面的理论研究
        1.2.2 过渡金属碳化物晶体结构的研究
    1.3 论文的主要研究目的和内容
2 基于Chen-Mobius方法反演金属/TMC体系的原子势
    2.1 Chen-Mobius反演方法
        2.1.1 体材料原子势的反演
        2.1.2 界面势的反演
    2.2 金属/TMC共格界面结构
        2.2.1 金属和TMC的结构
        2.2.2 bcc金属/TMC的界面结构
        2.2.3 fcc金属/TMC的界面结构
    2.3 金属/TMC体系界面势
        2.3.1 界面势的反演过程
        2.3.2 金属和TMC体材料的第一性原理计算
        2.3.3 反演金属/TMC界面势的结构模型
        2.3.4 金属/TMC界面势
    2.4 本章小结
3 Fe/TMC界面稳定性的研究
    3.1 位错模型和界面能公式
        3.1.1 半共格刃型位错界面模型
        3.1.2 界面能公式
    3.2 Fe[110]/TMC[100]体系的位错结构和界面能
        3.2.1 刃型位错界面模型
        3.2.2 界面能和刃型位错结构
    3.3 Fe[100]/TMC[100]体系的位错结构和界面能
        3.3.1 刃型位错界面模型
        3.3.2 界面能和刃型位错结构
    3.4 界面拉伸断裂和压缩模型
        3.4.1 金属/TMC的层状结构
        3.4.2 模拟拉伸断裂和压缩过程的理论模型
    3.5 Fe[110]/TMC[100]层状模型的拉伸断裂和压缩过程
        3.5.1 拉伸断裂过程
        3.5.2 压缩过程
    3.6 Fe[100]/TMC[100]层状模型的拉伸断裂和压缩过程
        3.6.1 拉伸断裂过程
        3.6.2 压缩过程
    3.7 本章小结
4 Cu/TMC界面稳定性的研究
    4.1 Cu[100]/TMC[100]体系的位错结构和界面能
        4.1.1 半共格刃型位错界面模型
        4.1.2 界面能和刃型位错结构
    4.2 Cu[100]/TMC[100]层状模型的拉伸断裂和压缩过程
        4.2.1 拉伸断裂过程
        4.2.2 压缩过程
    4.3 本章小结
5 结论
参考文献
附录A 关于晶格反演原子势在稀土化合物中的应用
    1 R_3Co_(11-x)Fe_xB_4(R=Nd,Gd)的晶体结构和晶格振动的理论研究
    2 Lu_2Fe_(17-x)T_x(T=Cr、Mn和Ru)的择优占位、磁矩和晶格振动的理论研究
附录B 一些用于拟合原子势的函数形式
    1 Ohira et al 用于拟合Si-H势的函数形式
    2 Ohta et al 用于拟合Si-H-Br势的函数形式
    3 Dmitriev et al 拟合描述Cu/α-Al_2O_3界面势的函数形式
附录C 金属/TMC界面势参数
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]工业的牙齿——硬质合金（1）[J]. 贾成厂,孙兰.  金属世界. 2011(04)

博士论文
[1]金属/SiC界面势反演和应用[D]. 赵寒月.清华大学 2009



本文编号：3171470