VN-TiN體系的修正嵌入原子相互作用勢(shì)函數(shù)的研究.pdf

1、以TiN為代表的過(guò)渡金屬氮化物因?yàn)榫哂懈哂捕取⒏呷埸c(diǎn)、耐腐蝕、超導(dǎo)性、光致發(fā)光性以及各種優(yōu)異的磁學(xué)性質(zhì)而被廣泛應(yīng)用于切削工具表面涂層。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，以TiN為基礎(chǔ)的納米多層膜因?yàn)榫哂懈叩挠捕?，在刀具涂層上具有廣闊的應(yīng)用前景。但迄今為止，超硬納米多層膜致硬機(jī)理尚不清楚，因此，開展這方面的研究具有重要的科學(xué)價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　分子動(dòng)力學(xué)模擬是研究納米薄膜的熱力學(xué)性質(zhì)主要理論手段之一。嵌入原子勢(shì)（EAM）是進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬

2、常用的一種原子間相互作用勢(shì)，廣泛應(yīng)用于金屬以及合金體系，然而，在處理化合物，尤其是共價(jià)化合物體系時(shí)存在一些問(wèn)題，因此，在此基礎(chǔ)上又提出了修正的嵌入原子勢(shì)（MEAM），其適用范圍得到大大擴(kuò)展，成為分子動(dòng)力學(xué)模擬所需要的一種重要?jiǎng)莺瘮?shù)。
　　本論文以VN/TiN體系為研究對(duì)象，在Ti、V、N單元體系的MEAM勢(shì)基礎(chǔ)上，對(duì)Ti-N、V-N以及Ti-V二元體系的MEAM勢(shì)進(jìn)行研究，并在此基礎(chǔ)上得到Ti-V-N三元體系的MEAM勢(shì)。勢(shì)參數(shù)優(yōu)

3、化確定的基本思路是：選取給定結(jié)構(gòu)（比如NaCl結(jié)構(gòu)）的彈性常數(shù)的實(shí)驗(yàn)或第一性原理計(jì)算值為目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化確定出勢(shì)參數(shù)，然后采用所得到的勢(shì)參數(shù)計(jì)算相應(yīng)體系的另一種可能結(jié)構(gòu)（比如CsCl結(jié)構(gòu)）的彈性性質(zhì)、晶格常數(shù)和結(jié)合能，對(duì)勢(shì)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。為勢(shì)參數(shù)優(yōu)化和驗(yàn)證的需要，本論文還對(duì)Ti-N、V-N和Ti-V二元體系的平衡態(tài)性質(zhì)（彈性系數(shù)、晶格常數(shù)和結(jié)合能）進(jìn)行了第一性原理計(jì)算。得到的主要結(jié)果如下：
　　1）選取NaCl參考結(jié)構(gòu)得到的Ti-N和

4、V-N二元體系的勢(shì)參數(shù)不僅適用于參考結(jié)構(gòu)，而且也適用于相應(yīng)體系的其他結(jié)構(gòu)，為進(jìn)行界面的模擬奠定了基礎(chǔ)。
　　2）采用MEAM勢(shì)計(jì)算的CsCl結(jié)構(gòu)的TiN晶體的體彈模量和彈性常數(shù)C12，以及CsCl結(jié)構(gòu)的VN晶體的彈性常數(shù)C44與第一性原理計(jì)算值之間的差異稍大外，其它性質(zhì)的MEAM勢(shì)計(jì)算結(jié)果與第一性原理計(jì)算值都比較一致。
　　3）選取Ti-V合金的CsCl結(jié)構(gòu)作為參考結(jié)構(gòu)，彈性常數(shù)為目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化得到了Ti-V合金的MEAM勢(shì)