过渡金属作用下的金刚石石墨化机理研究

• 作者: 刘涛 翟昌恒 苑泽伟 郭东明 郭晓光 金洙吉
• 来源期刊: 机械工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 金刚石石墨化 第一性原理 未配对电子 对准原则
• 年，卷（期）: 2016,（20）
• 所属期刊栏目: 材料科学与工程
• 页码范围: 23-29
• 页数: 7页
• 分类号: TG111
• 字数: 2250字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3901/JME.2016.20.023

摘要

从电子和原子角度解释了过渡金属对金刚石石墨化催化作用的机理，即过渡金属具有空d轨道，并且在某一面上与金刚石(111)面原子符合对准原则。为了验证此结论，基于第一性原理建立铬、铁、钴、钛、铂、铝、铜原子与金刚石原子的作用模型，进行仿真计算，得到不同过渡金属对金刚石石墨化的影响规律。仿真结果表明：Cr、Fe、Co、Ti、Pt作用下的金刚石结构出现不同程度的石墨化现象，而Al、Cu作用下的金刚石无石墨化现象。不同金属作用下金刚石原子结构的平面度由小到大依次为铁、铬、钴、钛、铂、铝、铜；碳原子间方差由小到大依次为铁、铬、钴、铂、钛、铝、铜；系统能量变化由大到小的顺序依次为铁、铬、钴、铂、钛。通过比较，铁、铬、钴原子对金刚石石墨化具有明显的催化作用，铂、钛原子有一定的催化作用，而铝、铜原子则无催化作用。当金属具有空d轨道且与金刚石在一定面上符合对准原则，未配对电子越多，金属对金刚石石墨化的催化作用越强；反之，当金属价电子层无d轨道或d轨道电子是充满状态时，金属对金刚石石墨化无催化作用。该研究为利用金刚石石墨化机理刃磨金刚石刀具提供了理论基础。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	郭东明	大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室	273	4547	35.0	54.0
2	金洙吉	大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室	105	1334	18.0	32.0
3	刘涛	大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室	33	140	7.0	10.0
4	郭晓光	大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室	25	224	9.0	14.0
5	翟昌恒	大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室	5	54	4.0	5.0
6	苑泽伟	沈阳工业大学机械工程学院	11	28	4.0	5.0