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利用计算机模拟技术,对纳米陶瓷刀具材料的微观组织演变进行模拟,可为陶瓷刀具材料的设计制备和力学性能研究提供必要的理论指导,研究结果对开发新型陶瓷刀具材料具有重要的理论意义。本文基于Material Studio材料模拟软件平台,建立了五种最外层原子为Al原子、不同表面层厚度的α-Al2O3-Al(0112)表面原子结构模型和最外层原子为O原子的α-Al2O3-O(0112)表面原子结构模型,采用量子力学CASTEP模块进行模拟,计算了各表而原子结构模型的表而能。结果表明,α-Al2O3-Al(0112)表面的表面能随着表面层厚度的增加而增大,并在表面层厚度约为0.71nm时达到最大值1.76J／m2。α-Al2O3-O(O112)表面的表面能为3.35J／m2,该表面能比α-Al2O3-Al(0112)表面的表面能大,因此α-Al2O3-Al(0112)表面稳定性较好。而α-Al2O3-O(0112)表面层O原子活性较大,易与异质材料相结合并形成稳定界面。建立了α-Al2O3(0001)/β-SiC(111)、α-Al2O3(01 12)/β-SiC(001),α-Al2O3(01 1 2)/β-SiC(211)和α-Al2O3(0112)/β-SiC(310)四种界面结构模型,利用分子动力学方法进行了模拟。模拟结果表明,四种界面结构的界面结合能由大到小的顺序依次为：α-Al2O3(01 12)/β-SiC(310)>a-Al2O3(01 12)/β-SiC(001)>α-Al2O3(0001)/β-SiC(111)>α-Al2O3(0112)/β-SiC(211)。分析了界面结合能对界面结合强度的影响,结果表明,界面键合作用方式的多样化有利于提高界面结合的稳定性,界面成键数量越多,键能越大,界面结合强度则越高；界面变形率越小,界面稳定性越好,界面结合强度越高。在沿晶断裂时,裂纹更易沿着界面结合能小,即界面结合强度弱的界面扩展。模拟结果表明,在Al2O3/SiC纳米复相陶瓷材料中,基体Al2O3和Al2O3之间的晶界及基体Al2O3和添加相SiC之间的界面都不存在液相,相邻晶粒的晶格大多互相匹配,基体Al2O3与添加相SiC之间结合状态较好,界面结合能和界面结合强度较高,其断裂方式以穿晶断裂为主。这与已有的实际Al2O3／SiC纳米复相陶瓷材料界面微观结构的研究结果基本一致,在一定程度上证明了模拟模型的正确性。