氧化鋁基納米陶瓷刀具材料界面分子動(dòng)力學(xué)模擬研究.pdf

1、利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，對(duì)納米陶瓷刀具材科的微觀組織演變進(jìn)行模擬，可為陶瓷刀具材料的設(shè)計(jì)制備和力學(xué)性能研究提供必要的理論指導(dǎo)，研究結(jié)果對(duì)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(tái)，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(xué)CASTEP模塊進(jìn)

2、行模擬，計(jì)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(shí)達(dá)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(dòng)力學(xué)方法進(jìn)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(duì)界面結(jié)合強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度越高。在沿品斷裂時(shí)，裂紋更易沿著界面結(jié)合能小，即界面結(jié)合強(qiáng)度弱的界面擴(kuò)展。
　　 模擬結(jié)果表明，在AI203/SiC納米復(fù)相陶瓷材料中，基體A12