Pd基合金表面聚集的Monte Carlo方法模拟

Pd基合金表面聚集的Monte Carlo方法模拟

论文摘要

一个理想晶体是由全同的结构单元在空间无限重复而构成的。但是实际存在的各种物质并非如此,它们都有尽头,而这个尽头便是不同物质的交界处,即所谓的界面。严格来说,界面包括外表面(自由表面)和内界面。表面是指固体材料与气体或液体的分界面,它与摩擦、磨损、氧化、腐蚀、偏析、催化、吸附现象。界面通常包含几个原子层厚的区域,该区域内的原子排列甚至化学成分往往不同于晶体内部。合金中某种元素在表面富集,就形成表面聚集(Surface Segregation)现象;表面原子排列不同于体内原子,就形成诸如重构(Reconstruction),弛豫(Relaxation)等现象。对表面性质的研究可以揭露许多表面现象的本质。对表面的研究不仅是一种基础理论工作,也对国民经济建设有很大的作用。表面科学的理论性强,涉及物理、化学、生物、材料等许多领域;同时它也与实际应用密切相关,如表面处理、改性等工艺已在国民生产中得到广泛的应用,这都与表面科学的发展分不开。因此表面科学被认为是当今发展最快,与技术关系最密切、应用前景最广的前沿科学之一。张邦维等人修正后的EAM模型提出后,许多人都利用此模型来研究合金系统的各种性质。在研究合金表面聚集方面,邓辉球等人用此模型对大量的二元合金系统的表面聚集问题进行了系统的研究。他们的工作主要集中在Pt、Al基合金,如:Pt-X(X=Pd、Ir、Rh、Ru),Al-X(X=Fe、Mg)。通过综合分析,查阅有关文献资料,我们决定把自己的工作集中在Pd基合金。在完善Pd基合金表面聚集的计算数据的同时,我们还把工作扩展到三元合金系统。利用理论的方法来模拟三元合金系统、甚至多元的表面成分分布也是近来此研究领域的一个新的亮点。模拟结果显示,MAEAM模型能成功的适用于二元,以及三元合金表面聚集的问题。此外,值得指出的是张等人提出的修正分析型EAM模型(MAEAM)在没有采取任何优化参数的情况下对合金性质做出了符合实际描叙,在实际应用中比其他方法更加方便。

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 表面聚集的实验研究
  • 1.3 表面聚集的理论研究
  • 1.4 选题的目的和研究意义
  • 第二章 改进分析型嵌入原子模型(MAEAM)
  • 2.1 EAM模型的介绍
  • 2.2 改进分析型EAM模型
  • 第三章 Monte Carlo模拟方法在表面聚集中的应用
  • 3.1 Monte Carlo模拟方法
  • 3.2 Monte Carlo方法在表面聚集中的实现
  • 第四章 计算机模拟与实验
  • 4.1 计算机模拟流程
  • 4.2 Au-Pd合金(110)面的表面聚集
  • 4.3 Pd-Co、Pd-Ru合金(111)面的表面聚集
  • 4.4 三元合金Pd-Pt-Rh的表面聚集
  • 4.6 结论
  • 第五章 结语
  • 5.1 本课题研究的结论
  • 5.2 对本课题的前景展望
  • 参考文献
  • 研究生期间发表或录用的论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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