本文關鍵詞：過渡金屬作用下的金剛石石墨化機理研究

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【摘要】：從電子和原子角度解釋了過渡金屬對金剛石石墨化催化作用的機理,即過渡金屬具有空d軌道,并且在某一面上與金剛石(111)面原子符合對準原則。為了驗證此結論,基于第一性原理建立鉻、鐵、鈷、鈦、鉑、鋁、銅原子與金剛石原子的作用模型,進行仿真計算,得到不同過渡金屬對金剛石石墨化的影響規(guī)律。仿真結果表明:Cr、Fe、Co、Ti、Pt作用下的金剛石結構出現(xiàn)不同程度的石墨化現(xiàn)象,而Al、Cu作用下的金剛石無石墨化現(xiàn)象。不同金屬作用下金剛石原子結構的平面度由小到大依次為鐵、鉻、鈷、鈦、鉑、鋁、銅;碳原子間方差由小到大依次為鐵、鉻、鈷、鉑、鈦、鋁、銅;系統(tǒng)能量變化由大到小的順序依次為鐵、鉻、鈷、鉑、鈦。通過比較,鐵、鉻、鈷原子對金剛石石墨化具有明顯的催化作用,鉑、鈦原子有一定的催化作用,而鋁、銅原子則無催化作用。當金屬具有空d軌道且與金剛石在一定面上符合對準原則,未配對電子越多,金屬對金剛石石墨化的催化作用越強;反之,當金屬價電子層無d軌道或d軌道電子是充滿狀態(tài)時,金屬對金剛石石墨化無催化作用。該研究為利用金剛石石墨化機理刃磨金剛石刀具提供了理論基礎。
【作者單位】： 大連理工大學精密與特種加工教育部重點實驗室;沈陽工業(yè)大學機械工程學院;
【關鍵詞】： 金剛石石墨化 第一性原理 未配對電子 對準原則
【基金】：國家自然科學基金(51575083) 創(chuàng)新研究群體科學基金(51321004) 國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973計劃,2011CB706704)資助項目
【分類號】：TQ163;TG711
【正文快照】： 0前言 金剛石是自然界中硬度最大的物質,不僅可用作觀賞寶石,而且在工業(yè)中的應用極為廣泛。金剛石具有非常穩(wěn)定的物理性能,如高硬度、高耐磨性、低摩擦因數(shù),同時還具有優(yōu)越的化學性能[1]。由于其硬度極高、耐磨性和強度高、導熱性能好、和有色金屬摩擦因數(shù)低、能磨出極鋒銳的

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本文編號：545031