纳米晶材料.ppt

晶体相场方法研究纳米晶晶体相场方法研究纳米晶材料微观结构材料微观结构报告内容报报告告内内容容一、课题介绍一、课题介绍二、数学物理方法二、数学物理方法三、特色与创新三、特色与创新四、项目进度安排四、项目进度安排五、预期成果五、预期成果一、课题介绍一、课题介绍●●本课题研究的主要内容是运用晶体相场方法研究本课题研究的主要内容是运用晶体相场方法研究纳米晶材料的微观结构及其演化规律纳米晶材料的微观结构及其演化规律●●运用此方法可以在纳米和原子空间尺度以及扩散运用此方法可以在纳米和原子空间尺度以及扩散时间尺度上观察材料中的时间尺度上观察材料中的晶界、位错、空位、孪晶界、位错、空位、孪晶晶的运动的运动●●具体研究这些缺陷对材料具体研究这些缺陷对材料强度和电阻率强度和电阻率的影响, 的影响, 从而指导设计具优异物理性能的新型纳米结构材从而指导设计具优异物理性能的新型纳米结构材料料纳米孪晶是国际上材料领域研究热点之一纳米孪晶是国际上材料领域研究热点之一中国科学家的相关论文发表在中国科学家的相关论文发表在 Science, Nature Science, Nature 上上中科院卢柯院士等人在纳米材中科院卢柯院士等人在纳米材料领域做出以下杰出贡献: 料领域做出以下杰出贡献: ●●发现了纳米金属铜在室温下具有发现了纳米金属铜在室温下具有超塑延展性超塑延展性●●系统研究并揭示了纳米材料的本系统研究并揭示了纳米材料的本质结构特征和性能质结构特征和性能●●采用纳米尺寸的孪晶强化金属获采用纳米尺寸的孪晶强化金属获得了同时具有超高强度和高导电性得了同时具有超高强度和高导电性的铜的铜●●晶体相场模型( 晶体相场模型( PFC PFC )是)是近几年提出的一种模拟微近几年提出的一种模拟微观结构演化的新方法观结构演化的新方法●●能在原子空间尺度和扩能在原子空间尺度和扩散时间尺度上模拟微观结散时间尺度上模拟微观结构演化构演化●●模型本身包含了材料的模型本身包含了材料的弹性能和对称特性弹性能和对称特性二、数学物理方法二、数学物理方法晶体相场方法晶体相场方法霍尔-佩奇( Hall-Petch )公式: 材料总电阻计算: 分析强度与电阻分析强度与电阻三、特色与创新三、特色与创新●●纳米晶材料是当下的研究热点,特别在于纳纳米晶材料是当下的研究热点,特别在于纳米孪晶米孪晶●●采用的是晶体相场方法来研究纳米晶材料的采用的是晶体相场方法来研究纳米晶材料的微观结构,并模拟实验微观结构,并模拟实验●●本工作理论与实践结合,从微观结构计算分本工作理论与实践结合,从微观结构计算分析纳米晶材料电阻率和强度析纳米晶材料电阻率和强度四、项目进度安排四、项目进度安排第一阶段( 2012 年9月至 2013 年12月) ●●完善研究方案完善研究方案,做好前期储备如资料的收集, ,做好前期储备如资料的收集, 补充自身对项目知识以及能力不足,提高计算补充自身对项目知识以及能力不足,提高计算机编程和数学建模能力,提升英语水平。机编程和数学建模能力,提升英语水平。●●建模时如何充分体现材料微观特性、强度和建模时如何充分体现材料微观特性、强度和电阻率与纳米晶材料微观结构联系等问题进行电阻率与纳米晶材料微观结构联系等问题进行调研。调研。第二阶段( 2013 年1月至 2013 年6月) ●●对纳米晶材料制备过程的演变规律和微观结构中对纳米晶材料制备过程的演变规律和微观结构中的晶界、位错、空位、孪晶的运动进行分析和研的晶界、位错、空位、孪晶的运动进行分析和研究。究。●●根据材料的不同特性,进行多方面的考虑,建立根据材料的不同特性,进行多方面的考虑,建立合适的晶体相位模型,使之自然地反映材料物理合适的晶体相位模型,使之自然地反映材料物理特性。特性。●●根据模型进行编程,同时实验进行验证,理论数根据模型进行编程,同时实验进行验证,理论数据和实验数据进行相比较。据和实验数据进行相比较。