新型超硬碳及碳氮材料的結(jié)構(gòu)預(yù)測及力學(xué)性能的研究是目前輕元素超硬材料研究領(lǐng)域的熱點。本論文在綜述輕元素超硬材料研究的發(fā)展脈絡(luò)、存在問題及第一性原理計算的基本原理和相關(guān)計算方法的基礎(chǔ)上,利用基于密度泛函理論（DFT）的VASP軟件,計算了幾種新型的C/N類超硬材料的電子結(jié)構(gòu)及彈性、理想強度、理論硬度等力學(xué)性能,研究了材料的微觀構(gòu)相及與宏觀性能的關(guān)系。首先,對近年來提出的類金剛石碳單質(zhì)超硬材料進行了力學(xué)性能的系統(tǒng)研究,其中的P-碳不但在熱力學(xué)上相對更加穩(wěn)定,而且在P-碳結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了迄今為止最硬的碳-碳共價鍵,其硬度值高達114GPa,顯著高于Z-碳、oC32-碳,S-碳,X-碳,F-碳,M585-碳等新型超硬碳相。其獨特的力學(xué)性能有望在特定領(lǐng)域顯現(xiàn)出非凡的應(yīng)用前景。同時,利用第一性原理詳細地研究了一種新型超硬碳氮材料—簡心正交結(jié)構(gòu)Pnnm-CN的電子結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及彈性性質(zhì)、理想拉伸強度、理想剪切強度、理論硬度等力學(xué)性能。結(jié)果表明,Pnnm-CN的理想強度達到41.0GPa,高于P4₂/m-CN的理想強度40GPa。Pnnm-CN的理論硬度為64GPa,明顯高于cg-... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 超硬材料
        1.1.1 超硬材料的研究現(xiàn)狀
        1.1.2 研究思路及研究內(nèi)容
    1.2 基本理論和計算方法
        1.2.1 絕熱近似和Hartree-Fock近似
        1.2.2 密度泛函理論（Density Functional Theory, DFT）
        1.2.3 交換關(guān)聯(lián)泛函
        1.2.4 贗勢
第2章 P-碳力學(xué)性能的第一性原理研究
    2.1 P-碳的晶體結(jié)構(gòu)
    2.2 P-碳的電子結(jié)構(gòu)
    2.3 P-碳的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
        2.3.1 彈性穩(wěn)定性
        2.3.2 熱力學(xué)穩(wěn)定性
    2.4 P-碳的理想強度
        2.4.1 P-碳的理想拉伸強度
        2.4.2 P-碳的理想剪切強度
    2.5 P-碳的理論硬度
    2.6 本章小結(jié)
第3章 Pnnm-CN力學(xué)性能的第一性原理研究
    3.1 結(jié)構(gòu)模型和計算方法
    3.2 電子結(jié)構(gòu)的計算與研究
    3.3 Pnnm-CN的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
        3.3.1 彈性穩(wěn)定性
        3.3.2 熱力學(xué)穩(wěn)定性
    3.4 Pnnm-CN的理想強度
        3.4.1 Pnnm-CN的理想拉伸強度
        3.4.2 Pnnm-CN的理想剪切強度
    3.5 Pnnm-CN的理論硬度
    3.6 本章小結(jié)
3N₄力學(xué)性能的第一性原理計算">第4章 新型超硬C₃N₄力學(xué)性能的第一性原理計算
    4.1 計算模型與計算參數(shù)
    4.2 電子結(jié)構(gòu)的計算
    4.3 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
        4.3.1 彈性穩(wěn)定性
        4.3.2 熱力學(xué)判定
3
-n-C₃N₄和P4
-3m-C₃N₄的理想拉伸強度">    4.4 Pm3
-n-C₃N₄和P4
-3m-C₃N₄的理想拉伸強度
4
-3m-C₃N₄和Pm3
-n-C₃N₄的理論硬度">    4.5 P4
-3m-C₃N₄和Pm3
-n-C₃N₄的理論硬度
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
碩士研究生期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝



本文編號：3041027

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