BCN和T d -C 28 基超硬材料的第一性原理研究

发布时间：2021-07-12 11:52

　　材料的维氏硬度（Hυ）高于40GPa被认为是超硬的。超硬材料具有独特的结构并且显示出优异的特性:不可压缩性、耐磨性。使这类材料对于各种工业应用都是必不可少的,例如车削、切削、钻孔和研磨。近年来,全球对超硬材料的需求都在持续不断地上升当中。碳是一种重要的元素。因为它可以形成多种杂化类型,并且可以结合其他元素产生出各种化合物。元素碳有三个最著名的同素异形体:石墨、金刚石和无定形碳。自从二十世纪八十年代以来,研究者对碳的新的同素异形体产生了巨大的兴趣。其中包括富勒烯、碳纳米管和石墨烯。这些合成的同素异形体对化学、物理、材料和信息科学的相关领域的科学和技术均产生了巨大的影响,导致产生了许多衍生物、设备和产品。现在三元的B-C-N化合物同样也引起研究者巨大的兴趣,有可能在该体系中发现了新的稳定的超硬材料,而且该材料的一些性质要优于金刚石和c-BN。一些超硬的B-C-N化合物已经由高温和高压的方法合成出来了。本文应用第一性原理系统地研究了 m-BCN的各项性质。m-BCN源于一种超硬碳相,我们用B和N原子取代一些碳原子以形成三元材料,以提高其热力学稳定性。计算结果表明:该体系的力学参数均较高且符合... 

【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 超硬材料
        1.1.1 超硬材料简介
        1.1.2 共价键硬度
        1.1.3 硬度的测量和校准
        1.1.4 超硬材料的弹性模量
        1.1.5 硬度与弹性模量的相关性
        1.1.6 尺寸效应
        1.1.7 新的超硬材料
        1.1.8 高性能超硬体材料
        1.1.9 挑战和未来方向
    参考文献
第二章 第一性原理与使用软件介绍
    2.1 第一性原理
    2.2 能带理论
        2.2.1 绝热近似
        2.2.2 平均场近似
        2.2.3 周期势场近似
    2.3 密度泛函理论
        2.3.1 密度泛函理论简介
        2.3.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.3.3 Kohn-Sham方程
    2.4 交换相关泛函
        2.4.1 局域密度近似
        2.4.2 广义梯度近似
    2.5 CALYPSO软件
        2.5.1 CALYPSO的简介
        2.5.2 CALYPSO的功能
        2.5.3 CALYPSO的特点
    2.6 VASP软件
        2.6.1 VASP的简介
        2.6.2 VASP的功能
        2.6.3 VASP的特点
    2.7 CASTEP软件
        2.7.1 CATEP的简介
        2.7.2 CASTEP的功能
        2.7.3 CASTEP的方法
    参考文献
第三章 超硬材料m-BCN的计算研究
    3.1 引言
    3.2 计算细节
    3.3 结果
    3.4 讨论
        3.4.1 静水压下的性质
        3.4.2 剪切应力-应变的性质
        3.4.3 电子结构的性质
        3.4.4 机械稳定性
    3.5 结论
    参考文献
第四章 T_d-C_(28)基超硬材料的计算研究
    4.1 引言
    4.2 计算细节
    4.3 结果
    4.4 讨论
        4.4.1 弹性各向异性的性质
        4.4.2 静水压下的性质
        4.4.3 电子结构的性质
    4.5 结论
    参考文献
第五章 总结
硕士期间发表的论文
致谢



本文编号：3279864