羟基磷灰石生物材料的第一原理计算

通过密度泛函理论计算来研究原子尺度羟基磷灰石晶体结构和电子结构.结果表明,羟基磷灰石为P63空间群六方单胞,点阵参数为a=0.9302nm、b=0.9303nm、c=0.6770nm,α=90°、β=90°、γ=120°.单胞总态密度主要是由各原子s,p,d电子态组成,费米能级主要是氧的2p4轨道的贡献,表明单胞结构中氧的2p电子最活泼.将优化后结构的衍射图谱和实验衍射图谱进行了比较,匹配较好.     

基于Monte Carlo Potts方法的三维大尺度晶粒组织仿真模型及定量表征

为改善三维晶粒组织可视化模型的统计性,采用Monte Carlo Potts方法建立了材料多晶体组织的一种大尺度三维数字化模型,并实现了其定量表征和三维可视化.逾万晶粒的统计结果表明,该模型的平均晶粒面数为13.8±0.1,晶粒尺寸分布和晶粒面数分布均可用Log-normal函数近似拟合,与实际材料晶粒组织情况相近.     

不同初始组织的3D晶粒长大仿真及其准稳态分布研究

设计了晶粒尺寸分别呈β=2.96与β=3.47的Weibull分布的2种3D初始晶粒组织,采用Pons模型Monte Carlo改进算法进行了界面曲率驱动的3D晶粒长大过程的仿真研究.晶粒仿真长大过程遵循抛物线长大规律,且晶粒生长指数非常接近于理论值0.5.仿真结果表明:源于2种初始组织所得准稳态晶粒尺寸均趋于β=2.80±0.03的同种Weibull分布,准稳态晶粒面数则均呈对数正态分布.进一步分析发现,刘国权及其合作者近年来基于不同长大速率理论模型导出的两类3D准稳态晶粒尺寸分布函数与本文仿真实验所得数据相互吻合.     

化学共沉淀法制备钛酸钡陶瓷粉体的工艺研究

采用化学共沉淀法制备BaTiO3陶瓷粉体，研究反应温度及溶液浓度对粉体形貌的影响。利用X射线衍射仪分析所得粉体的相结构，利用扫描电镜观察粉体形貌。结果表明，制得了单一立方相的BaTiO3陶瓷粉体，晶粒尺寸约为50～200nm，在本试验条件下，当反应溶液浓度相同时，随反应温度升高，颗粒尺寸减小，反应温度相同时，反应溶液浓度升高，BaTiO3颗粒尺寸增大，为合理控制共沉淀工艺条件以制得优质钛酸钡粉体提供依据。     

金刚石膜的计算机虚拟制备技术中的分子动力学模拟

综述了近年来金刚石薄膜形成过程的分子动力学（Molecular Dynamics，简称MD）模拟研究，详细地阐述了原子间相互作用势的选取，总结了不同沉积条件下MD的计算模型和几种典型情况下的模拟结果。研究表明：在原子尺度上，MD方法能较全面地提供有关膜生长的信息，对进一步了解金刚石膜形成的微观机制以及为细观层次仿真提供基本信息均具有重要意义。     

Fe掺杂BaTiO3的第一性原理研究

基于密度泛函理论的全势缀加平面波十局域轨道方法,对Fe掺杂BaTiO3的电子结构进行了计算,研究了Fe掺杂BaTiO3的铁磁性.在BaTiO3陶瓷材料中掺杂适量铁元素,不仅可以改善材料的介电性质,又能赋予材料复合性质,可使材料产生新的功能特性—铁磁性.为研究其微观机制,计算了纯BaTiO3的电子结构,超胞体系BaTi0.5Fe0.5O3的电子结构,计算结果表明由于Fe的掺杂使材料具有了磁性,从Fe和O的态密度图比较能够看出Fe的3d电子和O的2p电子存在轨道杂化现象,表明共价键、离子键共存.     

碳族元素原子簇分子结构稳定性的仿真

采用目前方法对碳族元素原子簇分子结构的稳定性进行分析时,没有分析碳族元素原子簇分子结构与影响因素之间存在的关系,获得的分析结果与实际不符,降低了方法的有效性.提出碳族元素原子簇分子结构稳定性的仿真方法,结合支持向量回归法和粒子群算法对分子结构稳定性与影响因素之间存在的关系进行分析,根据分析结果选取吉布斯自由能和振动光谱...     

多晶体晶粒尺度三维组织建模及可视化

采用基于Monte Carlo Potts模型的仿真技术对单相多晶体各向同性晶粒组织进行了三维建模.利用OpeGL图形接口,在所建多晶体组织模型数据结构的基础上进而实现了三维可视化和任意角度观测.结果表明,所建几何图像模型可以很好地仿真预定细观组织结构参数的三维多晶体组织,不但满足模型化研究所要求的统计意义上的准确性,而且非常符合实际材料显微组织的多变性特征,可望用作细观尺度多晶材料加工过程数值模拟和细观力学计算的基本组织模型.     

产品虚拟设计中的复相材料显微组织模型设计

材料是先进制造技术中的有机组合部分,材料显微组织虚拟设计则是虚拟制造技术中的重要内容之一。采用计算机图形技术设计了包括复合材料在内的一系列显微组织模型,其中部分模型可以借助Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ仿真技术进行了动态演变,以模拟真实的物理冶金过程,并能定量预报某些显微组织演变的动力学特征。根据性能要求设计的,优化的复合材料显微组织,可望用作材料细观力学设计的组织几何模型。     

亚单层铜薄膜生长的动力学蒙特卡罗模拟

建立了亚单层铜薄膜生长的三维模型,用动力学蒙特卡罗方法对亚单层铜薄膜的生长过程进行了模拟,研究了衬底温度和沉积速率对亚单层铜薄膜生长的影响,结果表明,随衬底温度升高和沉积速率降低,岛形状由离散型逐渐转变为紧致型,形成近四方形的岛,岛的平均尺寸急剧增大,岛的数目迅速减少,衬底温度达到一定值之后,岛的数目基本不变．