csic复合材料热解碳界面相区域原子级模拟

《csic复合材料热解碳界面相区域原子级模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、西北工业大学硕士学位论文摘要材料设计的计算机模拟近二十年来发展较快，所形成的计算材料学已逐渐发展成为一门学科。材料设计分为宏观、细观(介观)和微观三个层次，其中，微观的原子级模拟已成为弥补实验不足、探索微观世界的一种重要方法。本文正是用原子级模拟的一些方法，如分子力学、分子动力学等，借助Cerius2材料设计软件来研究C／SiC复合材料热解碳界面相区域的微结构及性能演变，及其对复合材料整体力学性能及环境性能的影响。主要研究内容和结果如下：1．根据前处理C／SiC复合材料的断裂韧性和弯曲强度比未处理的提高了30—50％的结果，用分子动力学方法研究前处

2、理过程对界面相微观结构和力学性能的影响。分子动力学模拟结果表明，(1)界面相内部无定形碳部分微结构无明显变化，石墨片层部分沿纤维轴向滑移；(2)界面相模量发生变化，界面相区域各部分的体积弹性模量降低，无定形碳部分及石墨片层部分垂直于纤维轴向的杨氏模量降低，平行于纤维轴向的杨氏模量升高。微结构和模量的变化使得沉积SiC后复合材料的断裂韧性和三点弯曲强度提高，纤维和界面相结合减弱，有利于裂纹扩展。2．首次用热力学计算和分子动力学方法研究了PyC界面相注入B离子对C／SiC复合材料抗氧化性及抗腐蚀性能的影响。预测了B离子注入PyC界面相后，经高温处理生成

3、的碳化硼能够和氧、硫酸钠反应生成氧化硼。氧化硼在其挥发温度(1273K)以下能够有效阻挡氧及部分硫酸钠蒸汽的进一步扩散，从而保护了纤维。而在1273K以上氧化硼挥发，丧失了对界面相的保护作用。3．提出将坍同学的思想用于原子级模拟及跨尺度模拟的思路，并在此基础上，提出下一步的工作设想：(1)分析热处理前后界面相区域应力一应变曲线的变化；(2)航空发动机模拟环境中，氧、硫酸钠蒸汽及水蒸汽耦合效应对界面相抗氧化性、抗腐蚀性的影响；(3)1273K以上界面相环境性能提高的方法。关键词：材料设计，原子级模拟，界面相，分子力学，分子动力学，热处理，离子注入Ab

4、stractMaterialsdesignbycomputersimulationdevelopsquicklyinnear20years．Computationmaterialssciencehasgraduallydevelopedintoasubject．Materialsdesignhasbeendividedintothreescalelevels：macroscalemethod，mesoscalemethodandmicroscalemethod．Amongthesethreemethods，atomicsimulationhasbe

5、comeanimportantmethodtOcovershortagesofexperimentandexploremicroscopicworld．Inthispaper,themethodsofatomicsimulation，suchasmolecularmechanics(MM)andmoleculardynamics∞D)，havebeenusedtostudytheevolvementofmicrostructureandpropertiesofPyCinterphaseofC／SiCcomposite．Theinfluencesof

6、theevolvementonthemechanismpropertiesandenvironmentpropertiesofC／SiCcompositehavebeeninvestigatedalsoviatheuseofCedus2softpackage．Themaincontentsandconclusionsinvestigatedareasfollows：1．ThefracturetoughnessandbendingstrengthofC／SiCcompositewereimprovednotablyafterthepre-treatm

7、entofcdctat2073K．Onthebasisoftheabovephenomenon，theeffectofpre—treatmentoninterphasemicrostructureandmechanicalpropertiesofC／SiCcompositeswasinvestigatedbyMDsimulation．TheresultofMDsimulationtneansthat：(1)themicrostructureintheamorphouscarbonhasnoobviouschange，theslippagewhich

8、isparalleltothefiberaxesinthegraphiteslicesofthePyCinterphase