单晶锗纳米切削温度场分布及各项异性对切削温度的影响研究

为深入理解单晶锗纳米切削特性,提高纳米锗器件光学表面质量,首次采用三维分子动力学(MD)的方法研究了单晶锗纳米切削过程中工件原子的温度分布情况,研究了晶体的各向异性(100), (110), (111)晶面对切削温度的影响及切削温度对切削力的影响。结果表明,在切削过程中最高切削温度分布在切屑当中,达到了460K。刀具的后刀面与已加工表面之间的区域也有较高的温度,在400K以上。在三个不同的晶面中,(111)晶面的切削温度最高,其根本原因是由于不同晶面间的原子空间结构不同,(111)晶面的原子密度最大即为单晶锗的密排面,释放出的能量最多。切削温度对切削力也有影响,切削温度越高,工件中原子受到的切削力越小。     

单晶锗纳米切削温度场分布及各向异性对切削温度的影响研究（英文）

为深入理解单晶锗纳米切削特性,提高纳米锗器件光学表面质量,首次采用三维分子动力学(MD)的方法研究了单晶锗纳米切削过程中工件原子的温度分布情况,研究了晶体的各向异性(100),(110),(111)晶面对切削温度的影响及切削温度对切削力的影响。结果表明,在切削过程中最高切削温度分布在切屑当中,达到了460 K。刀具的后刀面与已加工表面之间的区域也有较高的温度,在400 K以上。在3个不同的晶面中,(111)晶面的切削温度最高,(111)晶面的原子密度最大,即为单晶锗的密排面,释放出的能量最多。切削温度对切削力也有影响,切削温度越高,工件中原子受到的切削力越小。     

ZrO_2基陶瓷的t—m马氏体相变异相界面电子结构

分析了ZrO2 的两种晶体结构 (正方与单斜 )中的共价键络 ,并根据“固体与分子经验电子理论” ,在一级近似下计算出了ZrO2 陶瓷中t—m马氏体相变后存在位相关系 (10 0 ) m∥ (110 ) t 界面的价电子密度。计算结果表明 ,t ZrO2 中 (110 ) t 晶面上的平均价电子密度为 0 .0 0 372 0nm-2 ,m ZrO2 中 (10 0 ) m 晶面上的平均价电子密度为0 .0 0 36 17nm-2 ,两者相差仅 2 .77% ,可见ZrO2 的马氏体相变后m ZrO2 与t ZrO2 的相界面上的平均价电子密度是连续的 ,表明余氏理论和程氏理论对无机非金属材料也是适用的     

化学气相沉积钨单晶管材表面电解蚀刻形成的{110}晶面形貌

报导了具有<111>晶向(轴向)的管状钼单晶基体化学气相沉积(CVD)钨单晶涂层的电解蚀刻工艺及形成的{110}晶面形貌。实验发现,通过电解蚀刻,表面的{110}晶面可以完全被蚀刻出来。蚀刻出来的{110}晶面呈台阶结构,并同<111>晶轴相平行。蚀刻出来的{110}晶面在圆管的表面分成均等六个区。每个区内{110}晶面的台阶面的宽度呈现周期性的变化,开始台阶面较宽,逐渐变窄,然后通过一过渡区后,进入下一周期,{110}晶面的台阶面的宽度又逐渐变宽。     

原子密排程度对单晶高温合金组织的影响

采用籽晶法制备了SRR99镍基单晶高温合金,研究最不密排(110)晶面、次密排(100)晶面和最密排(111)晶面的组织结构。结果发现,3个晶面的枝晶形貌和γ′相形貌都明显不同,共晶组织和碳化物差异不明显。对于3个晶面的枝晶形貌,(100)晶面的枝晶为对称的“+”型,(110)晶面的枝晶为不对称的“+”型,(111)晶面的枝晶为对称的“×”型。对于3个晶面的一次枝晶间距,(110)与(111)晶面的一次枝晶间距小于(100)晶面的。对于3个晶面的γ′相形貌,(100)晶面的γ′相为不规则的立方体,(110)晶面的γ′相为不规则的三棱柱,(111)晶面的γ′相为不规则的三棱锥。     

不同晶体取向锗单晶的压痕尺寸效应（英文）

为了研究锗单晶的压痕尺寸效应,对(100)、(110)和(111)晶面取向的锗单晶进行纳米压痕实验。基于Meyer方程、比例试样阻力(PSR)模型和Nix-Gao模型计算锗单晶各晶面无压痕尺寸效应时的真实硬度值,并基于Manika幂律关系计算锗单晶各晶面的尺寸效应因子。结果表明:锗单晶在加载过程中发生弹性变形、塑性变形和脆性断裂3个阶段,且3个晶面均表现出明显的尺寸效应现象。3种模型均能较好地描述锗单晶的尺寸效应,其中Nix-Gao模型的计算值最为准确。相比于其他两个晶面,Ge (110)的尺寸效应因子m值最高,且具有最高的硬度值,表明该晶面的塑性性能最差。     

纯铜的组织和纯度对其表面氧化影响

利用氧化增重实验对纯铜的表面氧化性进行研究,分析纯铜的组织和纯度对其氧化性能的影响。结果表明:单晶组织铜氧化速率与晶粒取向有关,单晶铜(100)晶面的氧化速率大于(111)晶面的氧化速率;多晶铜的氧化速率处于单晶铜(100)晶面与(111)晶面氧化速率之间。纯铜的氧化速率与杂质原子类型和温度有关,纯度越高纯铜氧化速率越小。     

Al(001)、Al(110)、Al(111)面表面能的密度泛函理论计算

用密度泛函理论方法，采用超晶胞模型，计算了Al(001)、Al(110)、Al(111)面的表面能.计算表明，Al(001)面的表面能为0.87 eV，Al(110)面为1.07 eV，Al(111)面为0.76 eV.分析了表面能差异与表面电荷平均面密度的关系，表面原子层和次表面原子层的电荷面密度在s,p轨道上重新分布.表面原子层电荷密度越大，表面能越低.计算结果与已有的实验和计算值比较吻合.      

方解石和萤石晶体表面断裂键性质和润湿性的各向异性(英文)

计算方解石6个晶面和萤石3个晶面的表面断裂键密度,借助各向异性的表面断裂键密度预测两种含钙矿物的常见暴露面,分析表面断裂键密度与表面能之间的关系,利用接触角实验研究两种矿物常见暴露面的润湿性。表面断裂键密度计算分析表明,(1014)、(2134)和(0118)面及(111)面分别是方解石和萤石最常见的暴露面;两种矿物表面断裂键密度与表面能之间存在线性关系,其相关系数R2分别为0.9613和0.9969。接触角测量实验表明,两种矿物常见暴露面和水作用后的润湿性与表面断裂键密度有关,表面断裂键密度越大,亲水性越强,接触角越小;和油酸钠作用后的润湿性与表面Ca活性质点密度及质点的空间分布有关。     

铁基金属包膜内Fe3C的行为与高温高压金刚石单晶生长

利用电子探针、X射线衍射和扫描电镜等手段,表征了包围着高温高压金刚石单晶的铁基合金触媒和铁基金属包膜的组织结构.结果表明随合成时间增加,金属包膜内呈现出越来越少的条状Fe3C组织;金刚石生长较好时,包膜内则未发现条状Fe3C.利用余氏理论分析了Fe3C晶格内C-C键组成晶面和与之对应的金刚石晶面的共价电子密度,发现它们在一级近似下存在连续性,满足程氏理论提出的原子界面边界条件.据此分析认为,高温高压金刚石单晶的生长与铁基金属包膜内的Fe3C分解有关.