發(fā)布時間：2022-01-10 05:12

　　碳是地球上分布最廣含量最高的元素。由于其電子軌道特性的多樣性（SP、SP2、SP3雜化）,碳材料具有地球上幾乎所有物質(zhì)的性質(zhì)。其中擁有超高的硬度和強度的金剛石是工業(yè)上重要的磨削材料,但納米尺度下變形損傷機制的不明確限制了其在超精密加工中的運用;性能同樣優(yōu)異的碳納米管也因為轉化過程復雜難以控制而無法大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。本文利用分子動力學方法研究金剛石受壓后微觀結構演化機制以及烴裂解生成碳納米管的機理,為產(chǎn)品安全高效的使用和生產(chǎn)提供理論依據(jù)。首先,采用Tersoff勢函數(shù)研究在單晶金剛石（010）面上納米壓痕過程。模擬采用剛性壓頭在恒定的溫度下對金剛石試件施加壓力。試件（010）面上發(fā)生明顯的塑性形變,載荷位移曲線沒有明顯的“跳突”現(xiàn)象發(fā)生,（010）面彈性模量的模擬值為1127.55Gpa。應用計算機斷層掃描（CT）技術分析模型在最大壓痕深度處的微觀結構細節(jié)時,發(fā)現(xiàn)錯配原子形成了一個類似“#”的結構,其形成原因是金剛石中碳原子受到[010]方向上的壓力時,向[100]和[001]兩個方向發(fā)生位移,在臨界區(qū)形成剪切力,導致了裂紋生成。利用分子反應力場（ReaxFF）模擬溫度為3500 K,密度... 

【文章來源】：西南石油大學四川省

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１碳納米管??

容易發(fā)生安全事故。明確烴高溫下裂解反應機理對其高效安全的工業(yè)化生產(chǎn)有著十分重??要的意義。??圖１－１碳納米管??本文以金剛石和碳納米管為切入點，以分子動力學、統(tǒng)計物理、熱力學和晶體學的??知識為理論基礎，使用分子動力學軟件在原子尺度上建立模型，分別研究金剛石在外部??載荷作用下微觀結構的演化與烴高溫下裂解的機理以及碳納米管生成的機制。為高效安??全的生產(chǎn)以及使用金剛石刀具和碳納米管提供理論指導。??１．２國內(nèi)外研究現(xiàn)狀??１．２．１金剛石納米壓痕實驗研究??自從納米壓痕測試技術出現(xiàn)以來，其由于測試精度高、可研究分析的因素多，已經(jīng)??在材料微觀性能檢測和研究方面發(fā)揮出重要的作用。使用納米壓痕測試技術可以測定金??剛石的基本力學參數(shù)，結合載荷－位移曲線與形貌變化可分析金剛石的微觀力學行為和??變形損傷機制。??圖１－２納米壓痕儀??２??

容易發(fā)生安全事故。明確烴高溫下裂解反應機理對其高效安全的工業(yè)化生產(chǎn)有著十分重??要的意義。??圖１－１碳納米管??本文以金剛石和碳納米管為切入點，以分子動力學、統(tǒng)計物理、熱力學和晶體學的??知識為理論基礎，使用分子動力學軟件在原子尺度上建立模型，分別研究金剛石在外部??載荷作用下微觀結構的演化與烴高溫下裂解的機理以及碳納米管生成的機制。為高效安??全的生產(chǎn)以及使用金剛石刀具和碳納米管提供理論指導。??１．２國內(nèi)外研究現(xiàn)狀??１．２．１金剛石納米壓痕實驗研究??自從納米壓痕測試技術出現(xiàn)以來，其由于測試精度高、可研究分析的因素多，已經(jīng)??在材料微觀性能檢測和研究方面發(fā)揮出重要的作用。使用納米壓痕測試技術可以測定金??剛石的基本力學參數(shù)，結合載荷－位移曲線與形貌變化可分析金剛石的微觀力學行為和??變形損傷機制。??圖１－２納米壓痕儀??２??


本文編號：3580114