尋找硬度超過(guò)金剛石的超硬材料一直是材料學(xué)的熱點(diǎn)領(lǐng)域。目前已知的超硬材料主要有兩類(lèi):第一類(lèi)為B-C-N-O輕元素單質(zhì)及其化合物,第二類(lèi)為過(guò)渡金屬-輕元素化合物。其中,具有三維強(qiáng)共價(jià)網(wǎng)絡(luò)的碳單質(zhì)一直以來(lái)都是超硬材料的研究熱點(diǎn)。通常來(lái)說(shuō),物質(zhì)的原子間距越小,化學(xué)鍵越強(qiáng),外力破壞其物質(zhì)結(jié)構(gòu)的困難度越大,因而硬度可能更高。壓力會(huì)改變物質(zhì)的宏觀和微觀結(jié)構(gòu),使其具有優(yōu)越的物理性能。尤其在超高壓下,材料結(jié)構(gòu)會(huì)更加穩(wěn)定,難以被破壞。在之前的大量研究中,人們普遍認(rèn)為超高壓bc8碳結(jié)構(gòu)（bc8-C）在常壓下具有和金剛石相媲美的硬度。然而,硬度壓痕測(cè)試,往往是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程,先前的研究普遍采用靜態(tài)參量,可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)果偏離實(shí)際情況。因而本文采用比較合理的動(dòng)態(tài)理想剪切強(qiáng)度來(lái)評(píng)估bc8-C的硬度。本文基于第一性原理計(jì)算方法,對(duì)bc8-C的力學(xué)和動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)行了研究,并系統(tǒng)地計(jì)算了bc8-C在常壓和高壓下的理想剪切強(qiáng)度,同時(shí)與金剛石作了對(duì)比。研究發(fā)現(xiàn),在常壓和高壓條件下bc8-C和金剛石的整個(gè)布里淵區(qū)并沒(méi)有出現(xiàn)虛頻,證實(shí)了兩者在動(dòng)力學(xué)上的穩(wěn)定性。我們依據(jù)Pugh定理,證實(shí)了計(jì)算的彈性剛度系數(shù)滿足力學(xué)穩(wěn)定性判據(jù)。... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

nt-cBN塊體材料的維氏硬度隨施加載荷的變化函數(shù)

的硬度可以和 c-BN 相比。圖1.2 晶體結(jié)構(gòu) (a) R-B4C3(b) a-B4C3(c) c-B4C3(d) p-B4C3(e) cs-B4C3。[37]Figure 1.2 Structures of (a) R-B4C3(b) a-B4C3(c) c-B4C3(d) p-B4C3(e) cs-B4C3。[37]最近，Zinin 和 Solozhenko 等人合成了類(lèi)金剛石結(jié)構(gòu) BC3（d-BC3）和 BC5（d-BC5）[38, 39]。其中 d-BC5是在 24GPa+2200K 條件下，使用激光加熱金剛石砧和大容量多砧裝置合成的具有低可壓縮性的導(dǎo)體，大約 71GPa 的維氏硬度, 高的斷裂韌性(9.5MPam0.5)和熱穩(wěn)定性(1900K)，這可以成為特殊的超硬磨料和高溫電子材料，其衍射圖案在圖 1.3 顯示。2008 年，Calandra 等人[40]證明 BC5化合物是超導(dǎo)材料，其臨界溫度與 MgB2幾乎一致

3 (a) BC3和 BC 樣品在 26GPa 和 2400K 的衍射圖案。(b) BC5激光加熱圖案。[39]igure 1.3 (a) Representative diffraction patterns of the BC3and BC sampched from 26 GPa and 2400 K. (b) Typical laser-heating sequence of diffr

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]過(guò)渡金屬輕元素化合物高硬度多功能材料的設(shè)計(jì)[J]. 包括,馬帥領(lǐng),徐春紅,崔田.  物理學(xué)報(bào). 2017(03)
[2]電子定域化函數(shù)的含義與函數(shù)形式[J]. 盧天,陳飛武.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2011(12)



本文編號(hào)：2954156