共價鍵材料是一種很重要的結構材料。由于其優(yōu)良的力學性能而被廣泛的的應用于航空航天、交通運輸和工程建筑等領域。眾所周知,金剛石是自然界中存在的最硬的材料,具有很高的硬度,并且具有許多優(yōu)異的性質。然而,在過去十幾年的研究中,研究員們通過理論模擬發(fā)現(xiàn)了六方金剛石竟然具有比立方金剛石更優(yōu)良的力學性能。但是對六方金剛石力學性質的認識還不清楚,這嚴重阻礙了超硬材料在工業(yè)應用上的進一步發(fā)展。為此,本文對六方金剛石中的彈性和塑性進行了系統(tǒng)的計算研究。通過第一性原理計算,我們對六方金剛石的彈性模量進行了計算,結果表明,體彈性模量B=431.7 GPa,剪切模量G=525.7 GPa,楊氏模量E=1121.7 GPa,泊松比v=0.067,與立方金剛石相似。為了研究六方金剛石的塑性,我們對其不同的滑移面的廣義層錯能進行了計算,并根據(jù)層錯結構穩(wěn)定性的研究,確定出各滑移面上存在的位錯類型。結果表明,六方金剛石的{0001}、{1100}、{1120}、{1122}、{1011}和{1012}滑移面上可存在部分位錯的滑移模式。在以上研究的基礎上,我們利用分子動力學方法對各位錯滑移模式的晶格摩擦力進行了計算,并且...

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【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 材料的力學性質
        1.2.1 彈性
        1.2.2 塑性
        1.2.3 屈服強度與硬度的關系
    1.3 六方金剛石研究現(xiàn)狀
        1.3.1 六方金剛石的制備
        1.3.2 六方金剛石的力學性質
    1.4 本文選題及主要研究內(nèi)容
第2章 理論計算方法
    2.1 引言
    2.2 彈性系數(shù)計算方法
    2.3 廣義層錯能
        2.3.1 廣義層錯能的概念及應用
        2.3.2 廣義層錯能曲面計算方法
    2.4 位錯滑移激活能
        2.4.1 激活能計算模型
        2.4.2 激活能計算方法
    2.5 材料強度計算的Sachs模型
    本章小結
第3章 六方金剛石的彈性
    3.1 引言
    3.2 六方金剛石
    3.3 六方金剛石的單晶彈性系數(shù)
    3.4 多晶六方金剛石彈性
    本章小結
第4章 六方金剛石中位錯類型分析
    4.1 引言
    4.2 六方金剛石滑移面的選取
    4.3 位錯分解的廣義層錯能分析
        4.3.1 基面位錯分解的廣義層錯能分析
        4.3.2 柱面位錯分解的廣義層錯能分析
        4.3.3 錐面位錯分解的廣義層錯能分析
    4.4 六方金剛石中的位錯類型
    本章小結
第5章 六方金剛石的強度
    5.1 引言
    5.2 位錯滑移模式的激活能
        5.2.1 基面位錯滑移模式
        5.2.2 柱面位錯滑移模式
        5.2.3 錐面位錯滑移模式
    5.3 位錯滑移的臨界分切應力
        5.3.1 基面位錯滑移的臨界分切應力
        5.3.2 柱面位錯滑移的臨界分切應力
        5.3.3 錐面位錯滑移的臨界分切應力
    5.4 六方金剛石硬度的Sachs模型的研究
    本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果
致謝



本文編號：3767176