發(fā)布時間：2017-08-08 22:01

  本文關(guān)鍵詞：SiC納米晶體力學行為的分子動力學研究

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【摘要】：目前,納米晶體的力學行為在實驗上和理論上已有廣泛的研究,并且得到了許多有意義的結(jié)果。不同的晶體結(jié)構(gòu),如面心立方、體心立方、金剛石結(jié)構(gòu)的納米晶體,其力學行為表現(xiàn)出了明顯的差異。一般來講,納米晶體在單軸壓縮下的動力學行為及演化過程不僅與外界的溫度和壓力等因素有關(guān),還與納米晶體的尺寸、壓縮方向以及缺陷等參數(shù)也有關(guān)。因此,探究納米晶體的力學行為與這些因素的依賴關(guān)系是很重要的課題。本文采用經(jīng)典分子動力學方法研究了單軸壓縮下,空洞缺陷的大小以及分布對Si納米晶體力學性能的影響。我們的研究結(jié)果表明:空洞大小對Si納米晶體力學性能的影響很顯著,表現(xiàn)為空洞的存在使得Si納米晶體的最大荷載值急劇減小;空洞分布對Si納米晶體力學也有影響,表現(xiàn)為空洞分布越趨近納米晶體中心,Si納米晶體最大荷載降低越大。但當空洞靠近納米晶體表面時,表現(xiàn)出“趨膚效應(yīng)”。我們進一步探究了與Si具有相同結(jié)構(gòu),但包含兩原子組分的SiC納米晶體在不同尺寸、溫度以及壓縮方向下的力學行為和形變機制。研究發(fā)現(xiàn):壓縮方向為[001],溫度范圍為0.1K~200K的條件下,Si納米晶的硬度隨溫度的升高呈急劇下降的趨勢,表現(xiàn)為相變主導的形變機制;而溫度范圍為250K~1500K時,Si納米晶的硬度隨溫度的升高呈緩慢遞減的趨勢,表現(xiàn)為位錯主導的形變機理。在[110]、[111]壓縮方向下,Si C納米晶體則均因為位錯和無序結(jié)構(gòu)而存在臨界尺寸。這些研究結(jié)果為其他納米晶體的力學行為和形變機制的研究提供參考,而且對于Si和Si C納米晶體材料在高壓下的實際應(yīng)用提供理論指導。
【關(guān)鍵詞】：納米晶體 分子動力學 相變 力學行為
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O613.72;TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 納米晶體力學性能的研究現(xiàn)狀8-16
• 1.1 納米材料簡介8-10
• 1.1.1 納米材料的定義和基本特性8-9
• 1.1.2 納米晶體材料的制備方法9-10
• 1.2 納米晶體力學性能的研究10-14
• 1.2.1 金屬納米晶體的力學性能10-12
• 1.2.2 半導體納米晶體的力學性能12-14
• 1.3 Si和SiC納米晶體力學性能的研究意義14-16
• 第2章 分子動力學研究方法16-25
• 2.1 引言16-17
• 2.2 分子動力學方法簡介17-25
• 2.2.1 分子動力學基本原理17-18
• 2.2.2 數(shù)值積分方法18-20
• 2.2.3 勢函數(shù)20-22
• 2.2.4 分子動力學方法的模擬條件22-25
• 第3章 空洞缺陷對Si納米晶體力學性能的影響25-33
• 3.1 引言25
• 3.2 計算模型和模擬條件25-26
• 3.3 結(jié)果與討論26-31
• 3.3.1 空洞大小對Si納米晶體力學性能的影響26-29
• 3.3.2 空洞位置對Si納米晶體力學性能的影響29-31
• 3.4 小結(jié)31-33
• 第4章 SiC納米晶體力學行為的研究33-43
• 4.1 引言33
• 4.2 單軸壓縮下SiC納米晶體的模型33-34
• 4.3 勢函數(shù)和模擬條件34-35
• 4.4 模擬結(jié)果35-41
• 4.4.1 SiC納米晶體的尺寸效應(yīng)35-39
• 4.4.2 SiC納米晶體的溫度效應(yīng)39-41
• 4.5 小結(jié)41-43
• 第5章 總結(jié)與展望43-45
• 5.1 總結(jié)43
• 5.2 展望43-45
• 參考文獻45-49
• 致謝49-50
• 個人簡歷、攻讀碩士期間完成的論文及參與的科研項目50

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本文編號：642181