方鈷礦熱電材料基本力學(xué)性能的分子動力學(xué)模擬.pdf

1、熱電材料是熱電發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，一般在因太陽光光照強(qiáng)度日夜交替而周期變化的環(huán)境中工作，由此產(chǎn)生的循環(huán)熱載荷和循環(huán)機(jī)械載荷不僅會導(dǎo)致熱電材料熱電性能的下降，而且會嚴(yán)重影響熱電材料工作的穩(wěn)定性和可靠性，更有甚者還會引起熱電材料失效而不能繼續(xù)工作。因此，開發(fā)高效熱電發(fā)電系統(tǒng)不僅要求用來制備熱電器件的熱電材料具有優(yōu)越的熱電轉(zhuǎn)換性能，同時要求熱電材料在服役環(huán)境下具備穩(wěn)定可靠的力學(xué)性能。研究熱電材料的基本力學(xué)性能和變形機(jī)理對開發(fā)高效熱電發(fā)電系

2、統(tǒng)具有十分重要的理論指導(dǎo)意義。 本文主要應(yīng)用分子動力學(xué)方法研究納米塊體方鈷礦熱電材料CoAs3在拉伸和壓縮載荷作用下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、彈性模量和極限強(qiáng)度等基本力學(xué)性能和變形機(jī)理。主要研究內(nèi)容如下： 1、編制了計算熱電材料基本力學(xué)性能的分子動力學(xué)模擬程序。為了驗證該程序的正確性，選取現(xiàn)被廣泛研究的納米單晶銅作為分子動力學(xué)模擬對象，采用嵌入原子勢(EAM)描述原子間的相互作用，研究納米單晶銅在拉伸和壓縮載荷作用下的響應(yīng)及溫度

3、和應(yīng)變率對其力學(xué)性能的影響。通過將模擬結(jié)果與前人所得結(jié)論進(jìn)行比較，驗證所編制分子動力學(xué)程序的正確性。 2、由于方鈷礦熱電材料CoAs3屬于多原子體系，其內(nèi)部各原子間的作用相當(dāng)復(fù)雜，在采用分子動力學(xué)方法來研究其力學(xué)性能時，勢函數(shù)的參數(shù)確定是目前該領(lǐng)域的一大難題。本文通過簡化勢函數(shù)形式，采用最小二乘法擬合，得出描述CoAs3內(nèi)部各原子間相互作用的Morse勢參數(shù)； 3、在勢參數(shù)擬合的基礎(chǔ)上，采用Morse勢函數(shù)描述CoAs3