基本信息
- 项目名称：
- Al3Ti(001)/Al(001)界面的第一性原理研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 使用基于平面波超软赝势和密度泛函理论的量子力学第一性原理, 对Al3Ti(001)/Al(001)界面进行模拟, 其中分别对的体相、Al3Ti(001)和Al(001)表面、二者之间的界面进行了计算, 重点考察了界面的平衡原子构型、粘附功、界面稳定性和界面断裂韧性.
- 详细介绍：
- 本文针对两种Al3Ti(001)/Al(001)界面进行第一性原理模拟计算, 分别考察了两种体相物质的晶格常数、体模量、密度, Al3Ti(001)和Al(001)表面能, 以及两种界面的粘附功、界面能、界面稳定性和界面断裂韧性. 计算结果表明, 具有Al、Ti两种表面原子的Al3Ti(001)表面所形成的界面间距d0更小, 粘附功更大, 界面能更小, 则这种界面的结合强度更高. 而对于界面断裂韧性的计算和讨论可以得出：IntA界面的结合强度比两种体相的更弱, 因此裂纹更易于在界面处萌生和扩展; 而IntB界面的结合强度比两种体相更高, 裂纹更易于在两种体相中萌生扩展.
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 在原子尺寸模拟Al3Ti(001)/Al(001)，对其表面进行计算和结构分析，得到其表面的力学性能和结构特点。 基本思路：Al3Ti、Al3Fe、Al3Ni等, 均具有良好的高温稳定性和较高的硬度、比强度等优异性能, 但其本质上所具有的脆性使它们非常难以直接作为结构材料使用,纯铝又有良好的塑性。将Al3Ti作为增强相与纯铝或铝合金复合所形成的原位复合材料则具有优异的综合性能
科学性、先进性及独特之处
- 在量子力学理论基础上，在原子尺度上对复合材料进行模拟研究，科学严谨；MS软件的使用，是近年来比较先进的研究工具，方便准确，现在仍然方兴未艾；对Al3Ti(001)/Al(001)进行原子尺度的模拟计算，至今还没有专业研究论文，具有我们自己的独特性。
应用价值和现实意义
- 复合材料应用于社会上各个方面，对其表面进行原子尺寸的微观计算，研究其表面性能，为复合材料的现实应用和理论研究都有指导意义。
学术论文摘要
- 使用基于平面波超软赝势和密度泛函理论的量子力学第一性原理, 对Al3Ti(001)/Al(001)界面进行模拟, 其中分别对的体相、Al3Ti(001)和Al(001)表面、二者之间的界面进行了计算, 重点考察了界面的平衡原子构型、粘附功、界面稳定性和界面断裂韧性. 结果表明：在两种不同的Al3Ti(001)表面中, 具有Al、Ti两种表面原子的Al3Ti(001)表面所形成的Al3Ti(001)/Al(001)界面粘附功Wad更大、平衡界面间距d0更小, 界面能γi也更大, 表明该种界面具有更高的结合强度. 对界面断裂韧性的分析计算结果也表明, 这种界面的结合强度较高, 裂纹更易于在两种体相中萌生扩展.
获奖情况
- 作品正在投递中。
鉴定结果
- 无
参考文献
- 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.
同类课题研究水平概述
- 对于使用量子力学第一性原理模拟研究符合材料界面及力学性能是近十年来的一个研究热点。该方法注重冲理论层面理解并构建模型，在这类研究中，国内外均有较多可见文献。但对Al3Ti(001)/Al(001)界面的第一性原理研究可见文献尚未检索到。
