本文關(guān)鍵詞：SiC納米晶體力學(xué)行為的分子動(dòng)力學(xué)研究

  更多相關(guān)文章： 納米晶體 分子動(dòng)力學(xué) 相變 力學(xué)行為

【摘要】：目前,納米晶體的力學(xué)行為在實(shí)驗(yàn)上和理論上已有廣泛的研究,并且得到了許多有意義的結(jié)果。不同的晶體結(jié)構(gòu),如面心立方、體心立方、金剛石結(jié)構(gòu)的納米晶體,其力學(xué)行為表現(xiàn)出了明顯的差異。一般來(lái)講,納米晶體在單軸壓縮下的動(dòng)力學(xué)行為及演化過(guò)程不僅與外界的溫度和壓力等因素有關(guān),還與納米晶體的尺寸、壓縮方向以及缺陷等參數(shù)也有關(guān)。因此,探究納米晶體的力學(xué)行為與這些因素的依賴(lài)關(guān)系是很重要的課題。本文采用經(jīng)典分子動(dòng)力學(xué)方法研究了單軸壓縮下,空洞缺陷的大小以及分布對(duì)Si納米晶體力學(xué)性能的影響。我們的研究結(jié)果表明:空洞大小對(duì)Si納米晶體力學(xué)性能的影響很顯著,表現(xiàn)為空洞的存在使得Si納米晶體的最大荷載值急劇減小;空洞分布對(duì)Si納米晶體力學(xué)也有影響,表現(xiàn)為空洞分布越趨近納米晶體中心,Si納米晶體最大荷載降低越大。但當(dāng)空洞靠近納米晶體表面時(shí),表現(xiàn)出“趨膚效應(yīng)”。我們進(jìn)一步探究了與Si具有相同結(jié)構(gòu),但包含兩原子組分的SiC納米晶體在不同尺寸、溫度以及壓縮方向下的力學(xué)行為和形變機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn):壓縮方向?yàn)閇001],溫度范圍為0.1K~200K的條件下,Si納米晶的硬度隨溫度的升高呈急劇下降的趨勢(shì),表現(xiàn)為相變主導(dǎo)的形變機(jī)制;而溫度范圍為250K~1500K時(shí),Si納米晶的硬度隨溫度的升高呈緩慢遞減的趨勢(shì),表現(xiàn)為位錯(cuò)主導(dǎo)的形變機(jī)理。在[110]、[111]壓縮方向下,Si C納米晶體則均因?yàn)槲诲e(cuò)和無(wú)序結(jié)構(gòu)而存在臨界尺寸。這些研究結(jié)果為其他納米晶體的力學(xué)行為和形變機(jī)制的研究提供參考,而且對(duì)于Si和Si C納米晶體材料在高壓下的實(shí)際應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：納米晶體 分子動(dòng)力學(xué) 相變 力學(xué)行為
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O613.72;TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 納米晶體力學(xué)性能的研究現(xiàn)狀8-16
• 1.1 納米材料簡(jiǎn)介8-10
• 1.1.1 納米材料的定義和基本特性8-9
• 1.1.2 納米晶體材料的制備方法9-10
• 1.2 納米晶體力學(xué)性能的研究10-14
• 1.2.1 金屬納米晶體的力學(xué)性能10-12
• 1.2.2 半導(dǎo)體納米晶體的力學(xué)性能12-14
• 1.3 Si和SiC納米晶體力學(xué)性能的研究意義14-16
• 第2章 分子動(dòng)力學(xué)研究方法16-25
• 2.1 引言16-17
• 2.2 分子動(dòng)力學(xué)方法簡(jiǎn)介17-25
• 2.2.1 分子動(dòng)力學(xué)基本原理17-18
• 2.2.2 數(shù)值積分方法18-20
• 2.2.3 勢(shì)函數(shù)20-22
• 2.2.4 分子動(dòng)力學(xué)方法的模擬條件22-25
• 第3章 空洞缺陷對(duì)Si納米晶體力學(xué)性能的影響25-33
• 3.1 引言25
• 3.2 計(jì)算模型和模擬條件25-26
• 3.3 結(jié)果與討論26-31
• 3.3.1 空洞大小對(duì)Si納米晶體力學(xué)性能的影響26-29
• 3.3.2 空洞位置對(duì)Si納米晶體力學(xué)性能的影響29-31
• 3.4 小結(jié)31-33
• 第4章 SiC納米晶體力學(xué)行為的研究33-43
• 4.1 引言33
• 4.2 單軸壓縮下SiC納米晶體的模型33-34
• 4.3 勢(shì)函數(shù)和模擬條件34-35
• 4.4 模擬結(jié)果35-41
• 4.4.1 SiC納米晶體的尺寸效應(yīng)35-39
• 4.4.2 SiC納米晶體的溫度效應(yīng)39-41
• 4.5 小結(jié)41-43
• 第5章 總結(jié)與展望43-45
• 5.1 總結(jié)43
• 5.2 展望43-45
• 參考文獻(xiàn)45-49
• 致謝49-50
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、攻讀碩士期間完成的論文及參與的科研項(xiàng)目50

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本文編號(hào)：642181