六方金刚石力学性质的理论计算研究

发布时间：2023-03-21 19:42

　　共价键材料是一种很重要的结构材料。由于其优良的力学性能而被广泛的的应用于航空航天、交通运输和工程建筑等领域。众所周知,金刚石是自然界中存在的最硬的材料,具有很高的硬度,并且具有许多优异的性质。然而,在过去十几年的研究中,研究员们通过理论模拟发现了六方金刚石竟然具有比立方金刚石更优良的力学性能。但是对六方金刚石力学性质的认识还不清楚,这严重阻碍了超硬材料在工业应用上的进一步发展。为此,本文对六方金刚石中的弹性和塑性进行了系统的计算研究。通过第一性原理计算,我们对六方金刚石的弹性模量进行了计算,结果表明,体弹性模量B=431.7 GPa,剪切模量G=525.7 GPa,杨氏模量E=1121.7 GPa,泊松比v=0.067,与立方金刚石相似。为了研究六方金刚石的塑性,我们对其不同的滑移面的广义层错能进行了计算,并根据层错结构稳定性的研究,确定出各滑移面上存在的位错类型。结果表明,六方金刚石的{0001}、{1100}、{1120}、{1122}、{1011}和{1012}滑移面上可存在部分位错的滑移模式。在以上研究的基础上,我们利用分子动力学方法对各位错滑移模式的晶格摩擦力进行了计算,并且...

【文章页数】：75 页

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 材料的力学性质
        1.2.1 弹性
        1.2.2 塑性
        1.2.3 屈服强度与硬度的关系
    1.3 六方金刚石研究现状
        1.3.1 六方金刚石的制备
        1.3.2 六方金刚石的力学性质
    1.4 本文选题及主要研究内容
第2章 理论计算方法
    2.1 引言
    2.2 弹性系数计算方法
    2.3 广义层错能
        2.3.1 广义层错能的概念及应用
        2.3.2 广义层错能曲面计算方法
    2.4 位错滑移激活能
        2.4.1 激活能计算模型
        2.4.2 激活能计算方法
    2.5 材料强度计算的Sachs模型
    本章小结
第3章 六方金刚石的弹性
    3.1 引言
    3.2 六方金刚石
    3.3 六方金刚石的单晶弹性系数
    3.4 多晶六方金刚石弹性
    本章小结
第4章 六方金刚石中位错类型分析
    4.1 引言
    4.2 六方金刚石滑移面的选取
    4.3 位错分解的广义层错能分析
        4.3.1 基面位错分解的广义层错能分析
        4.3.2 柱面位错分解的广义层错能分析
        4.3.3 锥面位错分解的广义层错能分析
    4.4 六方金刚石中的位错类型
    本章小结
第5章 六方金刚石的强度
    5.1 引言
    5.2 位错滑移模式的激活能
        5.2.1 基面位错滑移模式
        5.2.2 柱面位错滑移模式
        5.2.3 锥面位错滑移模式
    5.3 位错滑移的临界分切应力
        5.3.1 基面位错滑移的临界分切应力
        5.3.2 柱面位错滑移的临界分切应力
        5.3.3 锥面位错滑移的临界分切应力
    5.4 六方金刚石硬度的Sachs模型的研究
    本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3767176