氧化鋁基納米陶瓷刀具材料界面分子動力學模擬研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、利用計算機模擬技術(shù),對納米陶瓷刀具材科的微觀組織演變進行模擬,可為陶瓷刀具材料的設(shè)計制備和力學性能研究提供必要的理論指導,研究結(jié)果對開發(fā)新型陶瓷刀具材料具有重要的理論意義。
   本文基于Material Studio材料模擬軟件平臺,建立了五種最外層原子為Al原子、不同表面層厚度的a-Al20s-Al(0112)表面原子結(jié)構(gòu)模型和最外層原子為O原子的a-Al203-O(0112)表面原子結(jié)構(gòu)模型,采用量子力學CASTEP模塊進

2、行模擬,計算了各表而原了結(jié)構(gòu)模型的表而能。結(jié)果表明,a-Al203-Al(0112)表而的表而能隨著表面層厚度的增加而增大,并在表面層厚度約為0.71nm時達到最大值1.76J/m2。ot-Al203-O(0112)表血的表面能為3.35J/m2,該表面能比a-AI203-Al(O112)表面的表而能大,因此a-Al203-Al(0112)表而穩(wěn)定性較好。而a-Al203-O(0112)表而層O原子活性較大,易與異質(zhì)材料相結(jié)合并形成穩(wěn)定

3、界面。
   建立了a-Al203(0001)/B-SiC(lll)、a-Al203(0112)/B-SiC(001)、a-Al203(0112)/B-SiC(211)和a-Al203(0112)/p-SiC(310)四種界而結(jié)構(gòu)模型,利用分子動力學方法進行了模擬。模擬結(jié)果表明,四種界面結(jié)構(gòu)的界面結(jié)合能由大到小的順序依次為:a-Al203(0112)/B-SiC(310)>a-AL203(0112)/p-SiC(001)>a-A

4、L203(000l)/B-SiC(lll)>a-Al203(0112)/B-SiC(211)。分析了界面結(jié)合能對界面結(jié)合強度的影響,結(jié)果表明,界面鍵合作用方式的多樣化有利于提高界面結(jié)合的穩(wěn)定性,界面成鍵數(shù)量越多,鍵能越大,界面結(jié)合強度則越高;界面變形率越小,界面穩(wěn)定性越好,界面結(jié)合強度越高。在沿品斷裂時,裂紋更易沿著界面結(jié)合能小,即界面結(jié)合強度弱的界面擴展。
   模擬結(jié)果表明,在AI203/SiC納米復(fù)相陶瓷材料中,基體A12

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