SiC和B-,4-C及其復(fù)合材料微觀—介觀尺度的數(shù)值模擬.pdf

1、材料設(shè)計(jì)中的計(jì)算機(jī)模擬已應(yīng)用到材料研制到使用的全過程,包括材料制備、加工、組織結(jié)構(gòu)、理化性能和使用環(huán)境等.SiC和B<,4>C陶瓷都是高性能的結(jié)構(gòu)陶瓷,對(duì)其進(jìn)行必要的數(shù)值模擬,對(duì)于SiC、B<,4>C及其復(fù)合材料的開發(fā)和應(yīng)用,不僅可以節(jié)約研發(fā)時(shí)間、人力和財(cái)力,而且還可以最大限度地挖掘材料的潛力,使材料設(shè)計(jì)和應(yīng)用更好地結(jié)合起來.該論文編寫了可用于計(jì)算和模擬材料相變的模型-微正則系蒙特卡羅模擬程序.利用微正則系蒙特卡羅模擬程序和材料分析軟件

2、(Material Studio)在微觀-介觀尺度建立了SiC和B<,4>C陶瓷復(fù)合材料初始晶胞模型,并對(duì)SiC和B<,4>C及其陶瓷復(fù)合材料的X射線衍射、中子衍射、電子衍射和高溫晶格振動(dòng)等進(jìn)行了數(shù)值模擬,同時(shí)對(duì)它們的彈性模量和界面張力進(jìn)行了計(jì)算.使用微正則系蒙特卡羅法和分子動(dòng)力學(xué)法對(duì)SiC和B<,4>C及其陶瓷復(fù)合材料的高溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模擬.數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的吻合性很好.最后通過X射線衍射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),推算出該試樣中可能存在的晶相類型

3、和晶體結(jié)構(gòu),并建立了相應(yīng)的晶體結(jié)構(gòu)模型.結(jié)果表明:(1)通過建立SiC和B<,4>C初始晶胞模型,可以準(zhǔn)確模擬出各類完整晶胞和含有缺陷的晶胞,計(jì)算出在高溫下晶胞進(jìn)行熱振動(dòng)的幅度和發(fā)生的晶格變形的方向,并得到與實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合很好的衍射圖像.(2)利用CASTEP模塊計(jì)算出與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合的SiC和B<,4>C的彈性模量.(3)利用DPD模塊通過對(duì)B<,4>C和ZrB<,2>的表面張力和界面張力的模擬計(jì)算,得到了ZrB<,2>/B<,4>