【摘 要】
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钛及钛合金由于其密度低、强度高、耐磨、耐腐蚀等特点被广泛应用于各行各业。然而,由于α-Ti的滑移系统比立方晶体少,对复杂形状的钛制品加工性能差,阻碍了钛的应用。同时钛非常活泼,容易与C、H、O、N等轻元素形成表面化合物。因此研究钛和钛氧团簇以及氧在钛表面的吸附,可以有助于我们认识和理解钛材料从微观到宏观演变过程中的性质和规律。由于实验条件的限制,模拟计算已经成为研究微观粒子强有力的工具。本文基于密
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钛及钛合金由于其密度低、强度高、耐磨、耐腐蚀等特点被广泛应用于各行各业。然而,由于α-Ti的滑移系统比立方晶体少,对复杂形状的钛制品加工性能差,阻碍了钛的应用。同时钛非常活泼,容易与C、H、O、N等轻元素形成表面化合物。因此研究钛和钛氧团簇以及氧在钛表面的吸附,可以有助于我们认识和理解钛材料从微观到宏观演变过程中的性质和规律。由于实验条件的限制,模拟计算已经成为研究微观粒子强有力的工具。本文基于密度泛函理论,利用平面波自洽场（PWSCF）研究了纯Tin（n=2-11）和TinO（n=1-10）团簇的最低能量的几何结构、电荷分布以及钛表面吸附氧原子后的结构和电子性质。研究发现,对于纯Ti团簇,在团簇原子数较少的时候会呈现金属性降低的行为。随着钛原子的增加,团簇结合能升高,结构也由一维向三维转变。结合解离能,二阶差分能,L?wdin电子布居数分析表明:Ti7为幻数团簇,具有高稳定性。氧原子倾向于停留在纯Tin团簇的表面,不会自发进入团簇的内部,不会对纯Tin团簇的基态结构产生影响。氧原子由于其较强的非金属性总是从钛原子处得到电子。单个氧原子吸附在钛的表面,不会自发进入钛块体的内部。氧原子的吸附可以提高钛表面的稳定性。氧原子桥位吸附比其他两种吸附方式更符合实际情况。
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