国家自然科学基金(50845065)
- 作品数：39 被引量：62H指数：5
- 相关作者：刘学杰任元谭心姜永军孙士阳更多>>
- 相关机构：内蒙古科技大学东北大学北京工业大学更多>>
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- 相关领域：一般工业技术理学金属学及工艺机械工程更多>>
- Hf_(1-x)Si_xN及HfSi_xN_(1-x)结构和力学性能的第一性原理研究被引量：3
- 2012年
- 采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了二元的fcc-HfN和三元分散相fcc-Hf1-xSixN及fcc-HfSixN1-x的原子结构、电子结构与弹性性质。计算提供了HfN和置换固溶体Hf1-xSixN及HfSixN1-x的晶格常数、内聚能、弹性常数和电子态密度。结果表明,HfN及其固溶体Hf1-xSixN、HfSixN1-x都呈现出金属性,并且其加Si后更具金属性,HfSixN1-x的力学性能有所改善,Hf1-xSixN的综合性能(除C44基本不变外)有所下降,随着x的增大这种趋势越发明显,这些是由于电子结构的改变引起的。
- 谭心李瑜庆刘学杰信振洋李智张安萍
- 关键词：力学性能态密度
- 采用第一性原理方法研究Nb-Si-N表面单原子绕岛吸附与迁移
- 2016年
- 针对Nb-Si-N纳米复合薄膜在沉积过程中Nb、Si、N单原子与NbN晶粒相遇之后聚集与分离情况进行了研究。采用基于密度泛函理论(DFT)第一性原理超软赝势平面波计算方法分别计算了Nb、Si、N各单原子在NbN(001)表面绕2N2Nb岛的吸附作用和迁移过程。计算结果表明,Nb、Si、N单原子在2N2Nb岛旁边的吸附能最大位置分别为P3、P1、P2,吸附能分别为7.3067,5.3521和6.7113eV;Nb、Si、N单原子绕2N2Nb岛的迁移所需的激活能分别为2.62,1.35和5.094eV。吸附能与迁移激活能较小的Si原子为激活元素促进了其它原子的扩散进而提高薄膜的致密性。沉积过程中具有较小激活能的Si原子极易围绕2N2Nb岛迁移将NbN晶粒分隔,阻止晶粒长大进而细化晶粒。
- 任元刘学杰李智
- 关键词：第一性原理计算
- 稀土元素对阳极氧化铝模板孔间距和力学性能的影响
- 2018年
- 多孔阳极氧化铝（AAO）模板的孔间距直接影响所制备的有序纳米阵列结构材料的性能。运用二次阳极氧化方法,在0.3 mol/L硫酸电解液中分别加入稀土元素镧、铈制备AAO模板,以考察加入稀土元素对AAO模板孔间距以及硬度的影响。结果表明,电解液中添加稀土元素能减小AAO模板的孔间距,孔间距的减小程度与稀土元素种类、添加量以及反向电镀时间有关。而且,在电解液中利用反向电流沉积稀土元素,能增加AAO模板的硬度。
- 刘学杰王亚兰杨金玉姜永军
- 关键词：多孔阳极氧化铝模板稀土元素
- 过渡金属氮化物中单原子固溶和力学性能的第一性原理研究被引量：6
- 2013年
- 基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,计算Si原子在Ti族和V族氮化物中以及B、C和Ge原子在TiN晶体中固溶的稳定结构,讨论置换型和间隙型固溶的低能量稳定结构与晶体间距的关系,研究金属氮化物和固溶原子固溶结构的力学性能.结果表明:Si原子在TiN、ZrN、HfN和TaN晶体中固溶以及Ge原子在TiN晶体中固溶情况为,单原子不进入对应过渡金属氮化物晶体中形成间隙固溶或置换固溶,随着晶体间距离变化单原子可以在晶体之间形成间隙固溶或置换固溶;Si原子在NbN以及B原子在TiN晶体中可以实现间隙固溶,而不能形成置换固溶;Si原子在VN和C原子在TiN晶体中固溶结构形式均为置换固溶.单原子固溶形成低能量置换型固溶体和间隙型固溶体的弹性常数、体模量和剪切模量均低于原过渡金属氮化物的对应值.
- 刘学杰任元
- 关键词：单原子第一性原理力学性能
- TiN晶体尺寸与其力学性能的第一性原理研究被引量：6
- 2011年
- 纳米多晶体材料因其独特的力学性能而成为当前材料科学领域的研究热点之一,尤其是晶粒尺寸对其力学性能的影响倍受关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,模拟计算了晶粒尺寸为0.6387—2.332nm的TiN的力学性能,得到应力应变关系及屈服强度。计算结果表明,随着晶粒尺寸的增加,TiN的屈服强度降低,晶粒呈现软化趋势。通过对应力-应变曲线分析可知:TiN在应变5%处开始屈服,其屈服强度大约为21.5GPa;抗拉强度发生在应变约为15%时,且随着晶粒尺寸的增加,抗拉强度降低。本文对照了屈服极限的计算值和有限元方法的拟合值,讨论了实验中TiN表面的微观结构与硬度、弹性模量的关系。研究表明,TiN试样中的缺陷对其硬度和强度有很大影响。
- 刘学杰张安萍姜永军陈小强贾慧灵
- 关键词：第一性原理晶粒尺寸TIN屈服强度
- Li在石墨烯、BC_3及C_3N表面吸附与迁移的第一性原理研究
- 2015年
- 基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了Li在本征石墨烯及BC3、C3N表面的吸附和迁移行为。与本征石墨烯相比,硼掺杂浓度为25%(原子分数)时提高了Li的吸附能,而氮掺杂浓度为25%(原子分数)时减弱了Li的吸附能,这归因于掺杂物种具有不同的电子结构。通过NEB方法计算了Li在本征石墨烯、BC3、C3N表面的迁移,结果表明,相比于本征石墨烯,硼掺杂浓度为25%(原子分数)的石墨烯减弱了Li的扩散,而氮掺杂浓度为25%(原子分数)的石墨烯促进了Li的扩散。
- 刘学杰李沛艾贾颖任元贾桂霄
- 关键词：第一性原理吸附能
- Nb–Si–N纳米复合薄膜中界面的结构与力学性能被引量：2
- 2013年
- 为了考察Nb–Si–N纳米复合薄膜中的界面结构形式,采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,计算了单个Si原子在NbN晶体中固溶结构形式,以及Nb–Si–N中由Si原子形成的界面结构形式,并分别考察NbN、Nb–Si–N固溶结构及其界面结构形式的力学性能。计算结果表明:单个Si原子在NbN晶体中可以实现间隙固溶或置换固溶;Nb–Si–N中存在置换型界面与间隙型界面两类结构形式;Nb–Si–N固溶结构及其界面结构形式的弹性常数、体模量和剪切模量均低于NbN晶体的力学性能;较NbN的弹性模量各向异性有明显差异不同,置换型与间隙型界面的弹性模量各向异性并不十分突出,但是置换型与间隙型界面的弹性模量的最大值下降非常明显。
- 任元刘学杰李智
- 关键词：力学性能第一性原理
- Ti-Si-N结构及热力学性质的第一性原理研究
- 2012年
- 采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,研究了具有置换型界面的Ti-Si-N的结构、弹性常数及热力学性质。在计算热力学性质时,先计算一组不同晶格常数下的Ti-Si-N的声子谱及相应的静态总能,由此得到不同晶格常数下的自由能;再由准谐近似及自由能极小判据得到自由能与温度的关系,进而计算热膨胀系数、定容摩尔热容及定压摩尔热容与温度的关系。计算结果说明制备Ti-Si-N及类似薄膜时,要选择合适的基底、温度等条件。
- 谭心李瑜庆刘学杰贾亦超
- 关键词：第一性原理TI-SI-N热力学性质
- AAO模板制备过程中电化学抛光工艺的研究被引量：1
- 2016年
- 研究了在高氯酸/乙醇抛光液体系下,不同抛光电压(5、10、15、20 V)和抛光时间(2、3、4、5 min)的抛光工艺对抛光效果的影响。并且对抛光过程中的电流密度变化及抛光表面的光亮情况进行研究。结果表明,该体系的最佳抛光工艺:抛光电压15 V、抛光时间4 min(分两次抛光,每次时间为2 min)。
- 刘学杰杨金玉姜永军李登帅
- 关键词：多孔阳极氧化铝模板电化学抛光
- 影响阳极氧化铝模板孔间距与孔径的研究进展被引量：1
- 2016年
- 对阳极氧化铝模板孔间距和孔径的因素进行分析,总结了氧化电压、氧化温度、退火预处理,以及稀土元素对其的影响。阳极氧化之前要对铝基底进行退火处理确保能制备出有序结构。实验时在电解液中添加适当的稀土元素,可以减小孔间距和孔径,并且使氧化膜的硬度增加。温度对于阳极氧化铝的制备影响不是很大,但是实验时最好还是在低温下进行。从总结中推出氧化电压是最主要的影响因素,实验中可以通过调节氧化电压来控制孔间距和孔径的大小。
- 刘学杰黄东旭杨金玉任元
- 关键词：退火处理稀土元素
