二硼化鈮（NbB₂）作為過渡金屬硼化物因?yàn)榫哂懈呷埸c(diǎn)、低密度,高導(dǎo)電性等物理特性而獲得了廣泛關(guān)注。而另一種Nb基金屬間化合物三鋁化鈮（Al₃Nb）同樣因?yàn)榫哂忻芏鹊�、高溫穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高和抗氧化性,在高溫材料領(lǐng)域廣受青睞。然而這兩種常見鈮基合金所共有的低密度、高熔點(diǎn)以及與α-Al晶格匹配好的物理特性,使其成為α-Al有效的異質(zhì)核心。金屬熔體凝固過程中,異質(zhì)核心（NbB₂、Al₃Nb）與初生α-Al界面間微結(jié)構(gòu)對細(xì)化晶粒有直接影響,研究其界面對于理解異質(zhì)形核過程和有針對性的改善晶粒細(xì)化效果有著理論和現(xiàn)實(shí)意義。受到實(shí)驗(yàn)條件制約,對界面微觀結(jié)構(gòu)研究通過實(shí)驗(yàn)的方法很難實(shí)現(xiàn)。因此,本文采用第一性原理從微觀尺度對界面結(jié)合性能和電子特性進(jìn)行研究。主要研究內(nèi)容如下:（1）以非化學(xué)計(jì)量比NbB_2-x、Nb_1-xB₂和Al_3-xNb和Al₃Nb_1-x體相為研究對象,通過模擬計(jì)算揭示了空位類... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 鈮基異質(zhì)核心細(xì)化鋁熔體晶粒潛力的研究
    1.3 異質(zhì)形核界面理論
        1.3.1 晶格錯(cuò)配度理論
        1.3.2 界面熱力學(xué)量分析
    1.4 基體相與異質(zhì)核心相界面的微觀研究
        1.4.1 分子動力學(xué)模擬(Molecular Dynamics)
        1.4.2 第一性原理計(jì)算(First-Principles calculations)
    1.5 研究意義和目的
    1.6 研究內(nèi)容
2 非化學(xué)計(jì)量比NbB_2和Al_3Nb體相性質(zhì)研究
    2.0 背景
    2.1 硼缺陷建模和參數(shù)細(xì)節(jié)
    2.2 結(jié)果與討論
        2.2.1 NbB_(2-x)和Nb_(1-x)B_2相的穩(wěn)定性
        2.2.2 Al_3Nb_(1-x)(和Al_(3-x)Nb相的穩(wěn)定性
        2.2.3 NbB_(2-x)和Nb_(1-x)B_2的晶體結(jié)構(gòu)
        2.2.4 Al_(3-x)Nb和Al_3Nb_(1-x)的晶體結(jié)構(gòu)
    2.3 本章小結(jié)
3 NbB_2(0001)及Al_3Nb(0001)表面電子結(jié)構(gòu)與特性
    3.1 引言
    3.2 Al(0001)、Al(111)表面收斂性和穩(wěn)定性分析
    3.3 NbB_2 (0001)和Al_3Nb(0001)表面
        3.3.1 NbB_2 (0001)表面收斂性、表面能和電子結(jié)構(gòu)
        3.3.2 Al_3Nb(0001)面的收斂、表面能和電子結(jié)構(gòu)
    3.4 點(diǎn)空位對表面結(jié)構(gòu)和和性能的影響
    3.5 合金元素?fù)诫s對表面結(jié)構(gòu)和和性能的影響
        3.5.1 Fe摻雜位置以及對表面能的影響
        3.5.2 Mg摻雜位置以及對表面能的影響
        3.5.3 Ti摻雜位置以及對表面能的影響
        3.5.4 Si摻雜位置以及對表面能的影響
    3.6 本章小結(jié)
4 本征NbB2/金屬界面電子結(jié)構(gòu)與特性
    4.1 第一性原理計(jì)算計(jì)算分析鑄造界面特性的可行性和精確性
    4.2 Al(111)/NbB_2 (0001)界面建模細(xì)節(jié)
        4.2.1 A1(111)/NbB_2 (0001)界面初始間距(UBER)
        4.2.2 Al(111)/NbB_2 (0001)界面弛豫優(yōu)化
        4.2.3 A1(111)/ NbB_2 (0001)界面能
        4.2.4 Al(111)/NbB_2 (0001)電子結(jié)構(gòu)和鍵特性
    4.3 Al(001)和Al_3Nb (0001)
        4.3.1 Al(001)/Al_3Nb (0001)界面初始間距
        4.3.2 Al(001)/Al_3Nb (0001)界面弛豫優(yōu)化
        4.3.3 Al(001)/Al_3Nb (0001)電子結(jié)構(gòu)和鍵特性
    4.4 本章小結(jié)
5 點(diǎn)位缺陷對NbB_2/金屬界面性能的影響
    5.1 點(diǎn)空位缺陷對Al(111)/ NbB_2(0001)界面性能影響
        5.1.1 Al(111)/NbB_2(0001)界面空位模型和形成能
        5.1.2 空位對Al/NbB_2-BT-HCP界面電子結(jié)構(gòu)的影響
        5.1.3 Al(001)/Al_3Nb(0001)界面空位模型和形成能
        5.1.4 空位對Al/Al_3Nb-AlNbT-HCP-V_(Nb)界面電子結(jié)構(gòu)的影響
    5.2 本章小結(jié)
6 合金元素對Al/NbB_2和Al/Al_3Nb界面性能的影響
    6.1 引言
    6.2 Fe摻雜對界面特性的影響
        6.2.1 Fe原子摻雜位置的確定
        6.2.2 Fe原子摻雜對界面電子結(jié)構(gòu)的影響
    6.3 Mg摻雜對界面特性的影響
        6.3.1 Mg原子摻雜位置的確定
        6.3.2 Mg原子摻雜對界面電子結(jié)構(gòu)的影響
    6.4 Ti摻雜對界面特性的影響
        6.4.1 Ti原子摻雜位置的確定
        6.4.2 Ti原子摻雜對界面電子結(jié)構(gòu)的影響
    6.5 Si摻雜對界面特性的影響
        6.5.1 Si原子摻雜位置的確定
        6.5.2 Si原子摻雜對界面電子結(jié)構(gòu)的影響
    6.6 本章小結(jié)
7 結(jié)論和展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 本課題的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    7.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間已發(fā)表的論文和參與項(xiàng)目
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3309242