[发明专利]一种层状金属复合材料界面结合能计算方法

摘要

一种层状金属复合材料界面结合能计算方法，属于复合材料界面结合性能研究领域，特征是：从微观层面进行分析，提出了用界面结合能的大小来判断复合材料界面结合性能的好坏，具体方法包括：根据材料晶胞结构各项参数，通过分子动力学软件Material Studio对其进行分子建模，运用软件中的能量模块进行模拟计算，得到各层材料的能量，进而得到相邻界面间的结合能，根据结合能的大小判定层状金属复合材料的危险结合界面；该方法有助于及时避免工程实际中层状金属复合材料因粘接不牢而失效脱落的情况，能够有效验证复合材料界面间的结合性能，进而指导设计生产工艺，降低制造风险，提高产品的成品率。

主权项

1.一种层状金属复合材料界面结合能计算方法，其特征是：对于N层材料所构成的复合材料，构成N‑1个结合界面，分别为结合界面a、b、……、x，其中N≥2，x≥1且均为正整数；各相邻结合界面间的结合能分别是Ea、Eb、……、Ex，其计算方法如下：利用分子动力学软件MS构建其微观层面分子模型，运用软件中的能量模块进行模拟计算，得到各层材料的能量，进而得到相邻材料界面间的界面结合能为：式中：Ea — 第1层与第2层界面结合能，kcal/mol；Eb — 第2层与第3层界面结合能，kcal/mol；Ec — 第3层与第4层界面结合能，kcal/mol；Ex — 第N‑1层与第N层界面结合能，kcal/mol；E1~2 — 第一层与第二层材料结合的总能量，kcal/mol；E2~3 — 第二层与第三层材料结合的总能量，kcal/mol；E3~4 — 第三层与第四层材料结合的总能量，kcal/mol；E（N‑1）~N — 第N‑1层与第N层材料结合的总能量，kcal/mol；E1 —第1层材料的能量，kcal/mol；E2 —第2层材料的能量，kcal/mol；E3 —第3层材料的能量，kcal/mol；E4 —第4层材料的能量，kcal/mol；EN —第N层材料的能量，kcal/mol；比较所得的Ea、Eb、……、Ex界面结合能的大小，相邻材料间的界面结合能越大，破坏其平衡结构需要的能量也越大，则该复合材料结合的越牢固，越稳定；反之，结合能越小则结合界面越不稳定，极有可能材料因粘接不牢而发生脱落的现象，据此确定界面结合能最小处的界面即为该层状金属复合材料的危险结合界面。