發(fā)布時(shí)間：2017-04-27 09:03

  本文關(guān)鍵詞：Ni-Al_2O_3界面相互作用的第一性原理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：陶瓷連接中普遍涉及金屬/陶瓷界面的研究問(wèn)題,但固-固界面具有較高的復(fù)雜性,這對(duì)固-固界面的微觀作用機(jī)制的研究造成了極大的困難。本文圍繞Ni/Al2O3界面展開(kāi)第一性原理計(jì)算,研究了Ni/Al2O3界面匹配關(guān)系、界面穩(wěn)定性、界面結(jié)合強(qiáng)度及界面原子的電子結(jié)構(gòu)特性,為理解焊接過(guò)程中界面結(jié)合機(jī)制,解決相關(guān)問(wèn)題提供理論依據(jù)。首先計(jì)算了Ni和α-Al2O3塊體及其表面的電子結(jié)構(gòu)特性和穩(wěn)定性。結(jié)果表明Ni塊體為金屬晶體,幾個(gè)低指數(shù)表面中Ni(111)表面最穩(wěn)定。α-Al2O3中O與Al以離子鍵結(jié)合,單層Al終端的α-Al2O3(0001)表面的表面能最低。態(tài)密度分析表明表面效應(yīng)主要是由最外層原子引起的,對(duì)內(nèi)層原子影響較小。其次研究了幾種不同匹配的Ni(111)/α-Al2O3(0001)界面模型,結(jié)果表明M2界面結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,氧終端界面比鋁終端界面的界面解離能和界面吸附能的絕對(duì)值更大,M1(O)界面結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定。對(duì)M1(O)進(jìn)行差分電荷密度分析可知界面有大量電子由Al周?chē)D(zhuǎn)移到O周?chē)?形成離子鍵,使界面具有較高的強(qiáng)度。根據(jù)態(tài)密度圖分析界面效應(yīng)對(duì)界面附近原子的影響,界面效應(yīng)對(duì)內(nèi)層原子影響較小,電子轉(zhuǎn)移主要發(fā)生在界面附近原子之間。在α-Al2O3(0001)表面對(duì)2nm和30nm兩種厚度的鎳膜進(jìn)行去潤(rùn)濕實(shí)驗(yàn),有接近球形的多面體Ni單晶產(chǎn)生,且鎳膜越厚,產(chǎn)生的Ni單晶直徑越大。TEM分析表明實(shí)際結(jié)合界面為Ni(111)/α-Al2O3(0001),界面匹配為[11?0]Ni‖[21?1?0]Al2O3,與理論計(jì)算結(jié)果符合的很好。
【關(guān)鍵詞】：第一性原理 Ni α-Al_2O_3 界面結(jié)構(gòu) 表面
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ174.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-19
• 1.1 課題背景8
• 1.2 材料計(jì)算概述8-10
• 1.3 金屬/陶瓷的界面理論10-12
• 1.3.1 金屬/陶瓷界面熱力學(xué)10
• 1.3.2 界面自由能10-11
• 1.3.3 潤(rùn)濕熱力學(xué)11-12
• 1.4 金屬-陶瓷界面的研究進(jìn)展12-18
• 1.5 本課題的研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 第一性原理計(jì)算理論及實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備和方法19-26
• 2.1 近似處理19-21
• 2.1.1 波恩-奧本海默(BO)近似19
• 2.1.2 單電子近似19-21
• 2.2 密度泛函理論(DFT)21-22
• 2.2.1 組織分析21
• 2.2.2 Honhenberg-Kohn定理21
• 2.2.3 Kohn-Sham方程21-22
• 2.2.4 交換關(guān)聯(lián)近似22
• 2.3 實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備和方法22-26
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)材料22-23
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備23
• 2.3.3 實(shí)驗(yàn)方法23-24
• 2.3.4 材料分析與性能測(cè)試24-26
• 第3章 Ni塊體和表面計(jì)算研究26-35
• 3.1 引言26
• 3.2 Ni塊體性質(zhì)的計(jì)算26-29
• 3.2.1 計(jì)算方法和模型26-28
• 3.2.2 計(jì)算結(jié)果及分析28-29
• 3.3 Ni表面性質(zhì)的計(jì)算29-33
• 3.3.1 計(jì)算方法和模型29
• 3.3.2 表面能和解離能29-31
• 3.3.3 計(jì)算結(jié)果和討論31-33
• 3.4 本章小結(jié)33-35
• 第4章 α-Al_2O_3塊體及表面特性的研究35-42
• 4.1 α-Al_2O_3塊體性質(zhì)研究35-37
• 4.1.1 計(jì)算方法和模型35-36
• 4.1.2 計(jì)算結(jié)果及分析36-37
• 4.2 α-Al_2O_3表面性質(zhì)的計(jì)算37-41
• 4.2.1 計(jì)算方法和模型37
• 4.2.2 計(jì)算結(jié)果及分析37-41
• 4.3 本章小結(jié)41-42
• 第5章 Ni/Al_2O_3界面相互作用的研究42-60
• 5.1 引言42
• 5.2 Ni(111)/α-Al_2O_3(0001)界面相互作用研究42-55
• 5.2.1 界面模型的構(gòu)建42-44
• 5.2.2 計(jì)算結(jié)果及分析44-55
• 5.3 Ni在Al_2O_3上固相去潤(rùn)濕實(shí)驗(yàn)的研究55-58
• 5.4 本章小結(jié)58-60
• 結(jié)論60-61
• 參考文獻(xiàn)61-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果66-68
• 致謝68

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 朱磊;閔新民;陳峰;;TiC/Fe及摻雜復(fù)合陶瓷的結(jié)構(gòu)、性能與化學(xué)鍵[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào);2008年02期

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本文編號(hào)：330288