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基本信息

項(xiàng)目名稱：
Al3Ti(001)/Al(001)界面的第一性原理研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
使用基于平面波超軟贗勢(shì)和密度泛函理論的量子力學(xué)第一性原理, 對(duì)Al3Ti(001)/Al(001)界面進(jìn)行模擬, 其中分別對(duì)的體相、Al3Ti(001)和Al(001)表面、二者之間的界面進(jìn)行了計(jì)算, 重點(diǎn)考察了界面的平衡原子構(gòu)型、粘附功、界面穩(wěn)定性和界面斷裂韌性.
詳細(xì)介紹：
本文針對(duì)兩種Al3Ti(001)/Al(001)界面進(jìn)行第一性原理模擬計(jì)算, 分別考察了兩種體相物質(zhì)的晶格常數(shù)、體模量、密度, Al3Ti(001)和Al(001)表面能, 以及兩種界面的粘附功、界面能、界面穩(wěn)定性和界面斷裂韌性. 計(jì)算結(jié)果表明, 具有Al、Ti兩種表面原子的Al3Ti(001)表面所形成的界面間距d0更小, 粘附功更大, 界面能更小, 則這種界面的結(jié)合強(qiáng)度更高. 而對(duì)于界面斷裂韌性的計(jì)算和討論可以得出：IntA界面的結(jié)合強(qiáng)度比兩種體相的更弱, 因此裂紋更易于在界面處萌生和擴(kuò)展; 而IntB界面的結(jié)合強(qiáng)度比兩種體相更高, 裂紋更易于在兩種體相中萌生擴(kuò)展.

作品圖片

  • Al3Ti(001)/Al(001)界面的第一性原理研究
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作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

在原子尺寸模擬Al3Ti(001)/Al(001)，對(duì)其表面進(jìn)行計(jì)算和結(jié)構(gòu)分析，得到其表面的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 基本思路：Al3Ti、Al3Fe、Al3Ni等, 均具有良好的高溫穩(wěn)定性和較高的硬度、比強(qiáng)度等優(yōu)異性能, 但其本質(zhì)上所具有的脆性使它們非常難以直接作為結(jié)構(gòu)材料使用,純鋁又有良好的塑性。將Al3Ti作為增強(qiáng)相與純鋁或鋁合金復(fù)合所形成的原位復(fù)合材料則具有優(yōu)異的綜合性能

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

在量子力學(xué)理論基礎(chǔ)上，在原子尺度上對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行模擬研究，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)；MS軟件的使用，是近年來(lái)比較先進(jìn)的研究工具，方便準(zhǔn)確，現(xiàn)在仍然方興未艾；對(duì)Al3Ti(001)/Al(001)進(jìn)行原子尺度的模擬計(jì)算，至今還沒(méi)有專業(yè)研究論文，具有我們自己的獨(dú)特性。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

復(fù)合材料應(yīng)用于社會(huì)上各個(gè)方面，對(duì)其表面進(jìn)行原子尺寸的微觀計(jì)算，研究其表面性能，為復(fù)合材料的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用和理論研究都有指導(dǎo)意義。

學(xué)術(shù)論文摘要

使用基于平面波超軟贗勢(shì)和密度泛函理論的量子力學(xué)第一性原理, 對(duì)Al3Ti(001)/Al(001)界面進(jìn)行模擬, 其中分別對(duì)的體相、Al3Ti(001)和Al(001)表面、二者之間的界面進(jìn)行了計(jì)算, 重點(diǎn)考察了界面的平衡原子構(gòu)型、粘附功、界面穩(wěn)定性和界面斷裂韌性. 結(jié)果表明：在兩種不同的Al3Ti(001)表面中, 具有Al、Ti兩種表面原子的Al3Ti(001)表面所形成的Al3Ti(001)/Al(001)界面粘附功Wad更大、平衡界面間距d0更小, 界面能γi也更大, 表明該種界面具有更高的結(jié)合強(qiáng)度. 對(duì)界面斷裂韌性的分析計(jì)算結(jié)果也表明, 這種界面的結(jié)合強(qiáng)度較高, 裂紋更易于在兩種體相中萌生擴(kuò)展.

獲獎(jiǎng)情況

作品正在投遞中。

鑒定結(jié)果

無(wú)

參考文獻(xiàn)

2005, 71(2): 24101 2004, 374(1-2): 10-26. 2002, 14(38): 8787-8791. 2007, 76(19): 195410-195420. 2004, 70(3): 35312-35330. 2008, 56(17): 4549-4558 2009, 473: 127-132.

同類課題研究水平概述

對(duì)于使用量子力學(xué)第一性原理模擬研究符合材料界面及力學(xué)性能是近十年來(lái)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。該方法注重沖理論層面理解并構(gòu)建模型，在這類研究中，國(guó)內(nèi)外均有較多可見(jiàn)文獻(xiàn)。但對(duì)Al3Ti(001)/Al(001)界面的第一性原理研究可見(jiàn)文獻(xiàn)尚未檢索到。
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