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探索CuTa纳米结构在拉伸和杂质掺杂影响下的形态演变的计算模拟
目录
一、内容概要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
1.2CuTa纳米结构材料简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
1.3拉伸变形对材料形貌的作用机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
1.4杂质元素掺杂的相较于基体影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
1.5计算模拟方法概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
1.6本文研究内容与目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
二、计算模拟方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
2.1建模思路与初始化设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
2.2计算所采用的理论基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
2.2.1第一性原理计算方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
2.2.2力学性能计算的分子动力学方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25
2.3计算软件与硬件平台．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
2.4边界条件与载荷施加方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31
三、CuTa纳米结构基态结构分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34
3.1纳米结构几何参数优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36
3.2稳定性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38
3.3电子结构特性研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41
3.3.1能带结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43
3.3.2态密度分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44
四、拉伸变形下CuTa纳米结构的形态演化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47
4.1不同应变率下的结构响应．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49
4.2应力-应变关系曲线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51
4.3绝对形变与结构重构过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54
4.4断裂行为与机理分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．57
4.5拉伸过程中原子位移特征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58
4.6不同几何构型的对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61
五、杂质掺杂对CuTa纳米结构形态的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63
5.1掺杂元素的选取与取代位置分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．67
5.1.1掺杂元素种类的比较研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．68
5.1.2原子占位对结构的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．74
5.2杂质原子对局部结构的修饰．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．76
5.3掺杂样品的力学性能变化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．77
5.4掺杂效应对电子结构的作用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．80
5.5不同杂质浓度下的形态演变规律．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82
5.6掺杂对断裂韧性引入的效应．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84
六、拉伸与杂质掺杂耦合作用下的形态演化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．87
6.1掺杂纳米结构在拉伸载荷下的响应差异．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．90
6.2掺杂元素对变形机制的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92
6.
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