新型超硬C/N類材料結(jié)構(gòu)及性能的第一性原理研究
發(fā)布時(shí)間:2021-02-19 11:04
新型超硬碳及碳氮材料的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)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(diǎn)。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(jì)算的基本原理和相關(guān)計(jì)算方法的基礎(chǔ)上,利用基于密度泛函理論(DFT)的VASP軟件,計(jì)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(qiáng)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(duì)近年來提出的類金剛石碳單質(zhì)超硬材料進(jìn)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(duì)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(jià)鍵,其硬度值高達(dá)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(dú)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(shí),利用第一性原理詳細(xì)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(qiáng)度、理想剪切強(qiáng)度、理論硬度等力學(xué)性能。結(jié)果表明,Pnnm-CN的理想強(qiáng)度達(dá)到41.0GPa,高于P42/m-CN的理想強(qiáng)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(jí)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(jì)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(shì)
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(qiáng)度
2.4.1 P-碳的理想拉伸強(qiáng)度
2.4.2 P-碳的理想剪切強(qiáng)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(jì)算方法
3.2 電子結(jié)構(gòu)的計(jì)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(qiáng)度
3.4.1 Pnnm-CN的理想拉伸強(qiáng)度
3.4.2 Pnnm-CN的理想剪切強(qiáng)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(jì)算">第4章 新型超硬C3N4力學(xué)性能的第一性原理計(jì)算
4.1 計(jì)算模型與計(jì)算參數(shù)
4.2 電子結(jié)構(gòu)的計(jì)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(qiáng)度"> 4.4 Pm3
-n-C3N4和P4
-3m-C3N4的理想拉伸強(qiáng)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(xiàn)
碩士研究生期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝
本文編號(hào):3041027
【文章來源】:燕山大學(xué)河北省
【文章頁數(shù)】:74 頁
【學(xué)位級(jí)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(jì)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(shì)
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(qiáng)度
2.4.1 P-碳的理想拉伸強(qiáng)度
2.4.2 P-碳的理想剪切強(qiáng)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(jì)算方法
3.2 電子結(jié)構(gòu)的計(jì)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(qiáng)度
3.4.1 Pnnm-CN的理想拉伸強(qiáng)度
3.4.2 Pnnm-CN的理想剪切強(qiáng)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(jì)算">第4章 新型超硬C3N4力學(xué)性能的第一性原理計(jì)算
4.1 計(jì)算模型與計(jì)算參數(shù)
4.2 電子結(jié)構(gòu)的計(jì)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(qiáng)度"> 4.4 Pm3
-n-C3N4和P4
-3m-C3N4的理想拉伸強(qiáng)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(xiàn)
碩士研究生期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝
本文編號(hào):3041027
本文鏈接:http://sikaile.net/kejilunwen/huaxuehuagong/3041027.html
最近更新
教材專著