發(fā)布時間：2024-06-01 12:34

　　隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)出現(xiàn)方興未艾的形勢,各種材料的供給量也與日俱增,對于應(yīng)用超硬材料的條件也日漸嚴(yán)苛。尋找穩(wěn)定性高、硬度大、耐腐蝕性強的潛在超硬材料成為了科學(xué)研究關(guān)注的熱點。目前,科研人員主要通過過渡金屬與B、C、N構(gòu)成化合物以及B、C、N、O構(gòu)成共價化合物這兩種方式,以探尋能夠打破金剛石與立方氮化硼局限性的超硬材料。本篇論文基于密度泛函理論的第一性原理研究了高壓下ZrN₂、HfN₂以及BC₆N的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì),為探索超硬材料提供了理論的依據(jù)。本文首先研究了0 GPa至100 GPa下ZrN₂的晶體結(jié)構(gòu)、彈性性質(zhì)、各向異性以及電子特性。在所研究的壓強范圍內(nèi),Zr N₂滿足機械穩(wěn)定性,且表現(xiàn)出良好的延性與塑性。在100 GPa時,該材料的體彈模量為662 GPa,剪切模量為213 GPa,楊氏模量為578 GPa,間接預(yù)測了ZrN₂在高壓下是超硬材料。此外,計算的各向異性因子說明了ZrN₂在所研究的壓強范圍表現(xiàn)各向異性,且具有良好的金屬性。...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 超硬材料研究背景
    1.2 超硬材料研究現(xiàn)狀
    1.3 超硬材料研究意義
    1.4 本文研究的思路與內(nèi)容
2 第一性原理計算的理論基礎(chǔ)
    2.1 計算中使用的電子態(tài)基本近似
        2.1.1 Born-Oppenheimer近似
        2.1.2 Hartree-Fock近似
    2.2 密度泛函理論
        2.2.1 Thomas-Fermi模型
        2.2.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.3 Konh-Sham方程
        2.2.4 局域密度近似和廣義梯度近似
    2.3 平面波贗勢法
        2.3.1 模守恒贗勢
        2.3.2 超軟贗勢
    2.4 CASTEP軟件介紹
3 第一性原理研究ZrN₂的高壓性質(zhì)
    3.1 引言
    3.2 計算方法
    3.3 結(jié)果和討論
        3.3.1 ZrN₂的晶體結(jié)構(gòu)
        3.3.2 ZrN₂的彈性性質(zhì)
        3.3.3 ZrN₂的各向異性
        3.3.4 ZrN₂的電子性質(zhì)
    3.4 小結(jié)
4 第一性原理研究HfN₂的高壓性質(zhì)
    4.1 引言
    4.2 計算方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 HfN₂的晶體結(jié)構(gòu)
        4.3.2 HfN₂的彈性性質(zhì)
        4.3.3 HfN₂的各向異性
        4.3.4 HfN₂的電子性質(zhì)
    4.4 小結(jié)
5 第一性原理研究o-BC₆N的高壓性質(zhì)
    5.1 引言
    5.2 計算方法
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 o-BC₆N的晶體結(jié)構(gòu)
        5.3.2 o-BC₆N的彈性性質(zhì)
        5.3.3 o-BC₆N的各向異性
        5.3.4 o-BC₆N的電子性質(zhì)
    5.4 小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 本文的總結(jié)
    6.2 本文的不足
    6.3 展望未來
參考文獻
作者在讀期間研究成果
致謝



本文編號：3985896