文档介绍：四川师范大学
硕士学位论文
超硬材料PtN<,2>和ReB<,2>力学性质的第一性原理计算
姓名:朱晓玲
申请学位级别:硕士
专业:理论物理
指导教师:李德华
20090410
超硬材料和力学性质的第一性原理计算研究生朱晓玲摘要:近年来无论是在实验上还是在理论上,超硬材料一直是一个热门的研究课题。具有高硬度的材料不但可用于研磨、抛光、涂层工艺,也可用于制成各种工具应用于现代工业领域。它们除了具有高的硬度外,还有着独特的光学、电学和磁学特性。因此,有相当多的理论和实验研究工作致力于寻找新的超硬材料。制造超硬材料的方法之一就是寻找具有“不可压缩性”的金属并设法伎其坚硬。硬度较大的过渡金属元素与氮和硼合成的新物质则尤为令人关注。本文采用基于密度泛函理论的赝势平面波方法,交换关联能函数采用了局域密度近似来描述,使用了建立的规范守恒赝势,我们通过构造晶包本文在几何结构优化的基础上,对的黄铁矿和结构的基本性质参数分别进行了研究,通过能量与体积曲线,发现结构比黄铁矿结构具有更低的能量,表明的黄铁矿结构在环境条件下是处于亚稳定状态,这脆的物质,并且随着压强增加由脆性逐渐过渡到延性。两种结构的能带结构和态密度表明了黄铁矿结构的是半导体而结构的都是导体。对的研究结果表明,与其它的超硬物质相比,我们发现是一种低压缩性的超硬物质。通过对压缩波各向异性参数和剪切波各向异性参数的计算发现,无论是零压还是高压下它们都大于琑硐殖龊芮康难顾醺飨理论物理专业指导教依畹禄因此,本文从理论上对贵金属氮化物和硼化物进行研究。模型,对和进行晶格优化,得到稳定结构,并获得了它们平衡态的晶格常数。与热说墓鄣阋恢隆8軵岢龅木榕芯荩贸鯬且目录
异性和剪切各向异性。弹性常数诟鞲鲅沽Φ愣即笥赾浚砻鱎趜方向的硬度要比在飘较虻挠捕却蟆D艽峁购吞芏然贡砻髁薘越属性,并且具有强的共价键。最后,由本文对和的计算结果表明这两种超硬材料的体模量和剪切模量都较大,共价键较强。本文的研究结果对超硬材料的进一步研究工作第一性原理力学性质超硬物质具有一定的参考意义。关键词:目录
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,即:已获学位的研究生必须按学校规定提交印奎焦垡指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。本人承诺:已提交的学位论文电子版与论文纸本的内容一致。如因不符而学校作为申请学位的条件之一,学位论文著作权拥有者须授权所在大学拥刷版和电子版学位论文,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库供检索;为教学、科研和学术交流目的,学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、资料室等场所或在有关网络上供阅读、浏览。本人授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文本人声明:所呈交学位论文,是本人在导师引起的学术声誉上的损失由本人自负。本人同意所撰写学位论文的使用授权遵照学校的管理规定:全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄊ学位论文作者签名:
第一章引言超硬材料的研究背景随着现代科学技术的飞速发展,对材料的性能提出愈来愈苛刻的要求。因此,发展集优异的力学、电学、光学和磁学等性能于一体的新型材料是材料科学研究的重要课题之一。在材料的诸多性能中,硬度是一个最重要、最基本的性能指标之一。对于工程上许多大功率高速运转的部件、工业中的刀具以及精密仪器等,硬度同样是重要的性能指标。此外,利用超硬薄膜进行材料表面防护和性能的改善也是超硬材料重要用途。在不改变材料本身性能的前提下,通过在价格便宜的材料表面沉积一层高硬度的薄膜,这样不仅经济而且能够大大提高材料的性能和寿命。例如,在高速钢或硬质合金切削刀具、磨具表面进行超硬膜材料镀层,还可以改善刀具切削性能和延长磨具的使用寿命,提高生产效率。超硬膜是指维氏硬度超过墓烫灞∧げ牧息螅哂杏捕雀摺⒛氧化、附着力好、耐磨性好、低的摩擦系数和热膨胀系数、高的热导率,以及优异的化学稳定性等优点。金刚石,也称钻石。是一种及其稀有的物质,由于光彩夺目,硬度极大,从远古就引起了人们的极大关注,但是主要用来做装饰品。早在世纪人们就了解到金刚石是一种非常坚硬的物质,将其制作成各种工具使用。通过近百年的探索研究发现金刚石还具有一系列优异的物理性质,其中有一些甚至是已知所有材料中之最,比如说硬度最高、杨氏模量最大、导热率最高、透波段最宽、耐磨性最高、载流子