![劉學傑[內蒙古科技大學機械工程學院教授]](/img/2/1bf/nBnauM3X0ITN1UzN1UzN0czM3QTM5YDMwIjMxADMwAzMwIzL1czLwQzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg "劉學傑[內蒙古科技大學機械工程學院教授]")
培養人數
劉學傑教授目前培養研究生獲得獲得碩士學位25人，在讀碩士4人。
工作簡歷
1970年08月—1978年03月包頭鋼鐵公司機械總廠工人；
1978年03月—1982年01月內蒙古工學院機械一系本科生，獲工學學士；
1982年01月—1984年08月內蒙古工學院機械一系助教；
1984年09月—1987年08月機械部大連組合工具機研究所碩士研究生，獲工學碩士；
1987年11月—1993年09月包頭鋼鐵學院機電系講師；
1993年11月—2001年08月包頭鋼鐵學院機電系副教授；
2001年04月—2008年01月德國斯圖加特大學機械系研究人員，獲工學博士；
2001年09月—至今內蒙古科技大學機械學院教授。
研究方向
劉學傑教授的主要研究領域為：超硬納米複合表面的界面結構和形成機理、納米複合結構的力學性能和超硬機理、微納結構設計製造與MEMS、鈮與稀土在納米結構中的作用。承擔國家自然科學基金、德國聯邦項目、內蒙古自然基金項目重點項目及其他省部級科研項目10餘項。主持內蒙古科技大學機械工程學院“計算納米科技中心建設”，並搭建“納米產品數位化製造技術”學科方向。獲省部級成果獎1項，申請國家發明專利3項（授權2項目）。目前在國內外相關期刊Journal of Alloys and Compounds、AppliedSurface Science、Computational Materials Science、ThinSolid Films及Materials Science in SemiconductorProcessing等發表學術論文60餘篇，被SCI收錄12篇，被期刊EI收錄15篇。
（1）超硬納米複合表面的界面結構和形成機理
選擇了“Ti-Si-N超硬納米複合表面和PVD表面沉積工藝”為具體研究對象，開展了科學實驗、第一性原理計算和動力學蒙特卡洛仿真研究。相繼承擔和完成了德國聯邦項目、內蒙古教育科研項目、國家自然科學基金項目，揭示了界面確切結構和界面相在複合結構形成過程中的作用，提出單晶式多晶體納米複合結構形式。
（2）納米複合結構的力學性能和超硬機理
針對在納米複合結構中正H-P和逆H-P現象，開展了內蒙古自然科學基金項目和內蒙古科技大學創新基金項目的研究。採用第一性原理計算、動力學蒙特卡洛及有限元方法仿真，研究了晶粒尺寸對薄膜硬度的影響，初步確定了晶粒尺寸與納米複合材料抗拉強度的定量關係。
（3）微納結構設計製造與MEMS
針對單晶式多晶體納米複合結構及其相應的MEMS，提出了納米有序結構的設計和製備方法。開發設計了單晶式多晶體納米金剛石複合薄膜，確定了相應的製備工藝方法，為開發相關的MEMS器件奠定了基礎。
（4）鈮與稀土在納米結構中的作用
針對地區稀土資源優勢，結合所開展的納米複合表面的研究，以稀土及鈮在鋼中和模具表面中的存在形式及其作用為研究對象，進行了內蒙古自然科學基金項目和內蒙古科技大學創新基金項目的研究。通過第一性原理的計算，揭示了在相變過程中稀土及鈮對碳析出的作用機理。
科研項目
（1）德國聯邦項目，Ti-Si-N超硬納米複合表面基本結構和形成機理的第一性原理計算（2006.01-2008.12），負責人，項目編號：No. iff12087。
（2）內蒙古自治區教育廳高等學校科學技術研究項目，用三維無格點動力學蒙特卡羅方法研究Ti-Si-N超硬薄膜生長中納米結構的形成機理（2006.01-2008.12），負責人，項目編號：No. NJ06077。
（3）國家自然科學基金青年基金項目，用第一性原理方法研究Ti-Si-N類納米複合表面的超硬性能和此類納米複合結構的形成機理（2009.01-2009.12），負責人，項目編號：No. 50845065。
（4）內蒙古自治區自然科學基金重點項目，Ti-Si-N類超硬表面生長過程中納米複合結構的形成機理（2010.10-2013.10），負責人，項目編號：No. 2010Zd21。
（5）包頭市科技計畫項目(節能減排資源綜合利用項目)，陽極氧化鋁模板製備（2013.10-2014.12，負責人，項目編號：No. 2013J2010-1。
（6）內蒙古科技大學產學研培育基金項目，礦渣立式磨工藝過程的數學模型及數值分析（2011.12-2013.12），負責人，項目編號：No. PY201120。
（7）內蒙古自治區自然科學基金項目，單晶式多晶體納米金剛石複合薄膜中有序納米結構形成機理(2014.01-2016.12)，負責人，項目編號：No. 2014MS0516。
（8）國家自然科學基金項目，摻雜元素對單晶式多晶體納米金剛石複合薄膜形成的影響(2016.01-2019.12)，負責人，項目編號：No. 51562031。
代表性論著
(1)XuejieLiu, “Basic structure and formation mechanism of Ti-Si-N superhardnanocomposite coatings”, Dissertation of University Stuttgart, Jost-JetterVerlag, Heimsheim, Germany, 2009
(2)XuejieLiu, Yuan Ren, Xin Tan, Shiyang Sun, Engelbert Westkaemper, The structure ofTi-Si-N superhard nanocomposite coatings: ab initio study, Thin Solid Films,520(2), 876-880, 2011
(3)XuejieLiu, Feng Lu, Shuai Wu, Yuan Ren, Effects of different nitrogen-to-titaniumatomic ratios on the evolution of Ti-Si-N islands on TiN (001) surfaces:First-principle studies, Journal of Alloys and Compounds, 586, 431-435,2013
(4)XuejieLiu, Yongjie Yin, Yuan Ren, Huai Wei, The investigation of the C–Si interface structurein diamond/Sinano-composite films with first principle method，Applied Surface Science, 321, 245-251,2014
(5)XuejieLiu, YongjieYin, Yuan Ren, Huai Wei, Adsorption and evolution behavior of 4C1Siisland configurationson diamond (001) surface: A first principle study, Journalof Alloys and Compounds, 618, 516-521, 2015
(6)XuejieLiu, Suhui Zhang, Yongjun Jiang, Yuan Ren, Interface structure of nanodiamondcomposite films: First-principles studies, Journal of Alloys and Compounds,599,183-187, 2014
(7)XuejieLiu,LiangfangLi, QianqianLi, YingLi, FengLu, Optical and mechanical properties ofC, Si, Ge, and 3C–SiC determined by first-principles theory usingHeyd–Scuseria–Ernzerh off unctional, Materials Science in SemiconductorProcessing, 16, 1369-1376, 2013
(8)YuanRen, Xuejie Liu, Xin Tan, Shiyang Sun, Huai Wei, Feng Lu, Adsorption andpathways of single atomistic processes on NbN (001) and (111) surfaces: Afirst-principle study, Applied Surface Science, 298, 236-242, 2014
(9)YuanRen, Xuejie Liu, Xin Tan, Engelbert Westkämper, Adsorption and pathways ofsingle atomistic processes on TiN (111) surfaces: A first principle study, ComputationalMaterials Science, 77, 102-107, 2013
(10) YuanRena, Huai Weia, Xuejie Liu, Evolution Behavior of C and Si atoms on diamond(001) surface: A First Principle Study, Applied Surface Science, 346, 464-469,2015
(11) YuanRen, Chao Zhang, Xuejie Liu, Zhiqian Bian, Yongjie Yin, Elastic properties andelectronic structure of transition metal atoms in CeO2 solidsolution: First principle studies, Computational Materials Science, 98,459-465, 2015
(12) XuejieLiu, B. Gottwald, C.Q. Wang, Y. Jia, E. Westkaemper, The basic structure ofTi-Si-N superhard nanocomposite coatings: ab initio studies, in HighPerformance Computing in Science and Engineering’07 Transactions of the HighPerformance Computing Center Stuttgart(HLRS), edited by W.E. Nagel, D. Kroener,M.Resch, Springer-Verlag Berlin Heidelberg,117-136 (2008).
(13) XuejieLiu, Lingling Zhao, Yuan Ren, Engelbert Westkaemper, Xin Tan, Huiling Jia, Theconfiguration and evolution of Ti-Si-N island on TiN(001) surface: ab initiostudy, Advanced Materials Research, 295-297, 301-306, 2011
(14) XuejieLiu,Yuan Ren,Xin Tan,Huiling Jia, Shiyang Sun, The interface structure ofTi-Si-N nanocomposite coatings, International Conference on Nanoscience &Technology, China 2011, 159-159 2011
(15) XinTan, Yuqing Li, Xuejie Liu, Degong Liu, Ab-initio Study of the Structura andMechanical Properties of Hf-Si-N, Advanced Materials Research, 2010
(16) XinTan, Yuqing Li, Xuejie Liu, Yanhui Xie ,Structural and mechanical properties ofTi1-xAlxN studied by ab initio, Advanced Materials Research, 2010
(17) XinTan, Yuqing Li, Xuejie Liu, Ab-initio Study of the phonon frequency, Electricaland Thermal properties of TiN, Applied Mechanics and Materials, 2012
(18) XinTan, Zhenyang Xin, Xuejie Liu, Yuqing Li, Mechanical Properties ofTi1-x-yAlxSiyN Nanocomposite Studied by ab Initio, Applied Mechanics andMaterials, 2012
(19) HuilingJia, Zhaoxi Li, Xuejie Liu, First-principles study of electronic structure ofV-Si-N nanocomposite thin film, Advanced Materials Research, 476-478,2374-2378, 2012
(20) ShiYang Sun, Xue Jie Liu, Xin Tan, Hui Ling Jia, Xiao Feng Tan，Off-Lattice KMCSimulation of the Growth Process of Ti-Si-N Film，Advanced Materials Research, 403-408, 3636-3641,2011
(21) YongJun Jiang, A Model for the Films Formation of Nb–Si–N Ternary CompoundDeposited , Advanced Materials Research, 476-478, 475-479, 2012
(22)劉學傑，魏懷，任元，陸峰，張素慧，銀永傑，基於第一性原理方法研究基團在CVD金剛石薄膜（001）表面上的生長，材料工程，4：46-52，2014
(23)劉學傑，張素慧，姜永軍，任元，譚心，單粒子在金剛石(001) 表面吸附與遷移的第一性原理計算，人工晶體學報，43，625-647，2014
(24)劉學傑，李沛艾，賈穎，任元，賈桂霄，Li在石墨烯、BC7及C8N表面吸附與遷移的第一性原理研究，人工晶體學報，44，817-822，2015
(25)劉學傑，賈穎，姜遠濤，李沛艾，任元，Li吸附對石墨烯、BC7、C8N電學性質影響的第一性原理研究，人工晶體學報，44，823-829，2015
(26)劉學傑，魏懷，陸峰，吳帥，任元，張素慧，銀永傑，氮粒子對Ti-Si-N島構型演變影響的第一性原理計算，複合材料學報，31（5）：1364-1368，2014
(27)劉學傑，賈穎，姜永軍，李沛艾，任元，Li吸附對石墨烯、BC3、C3N電學性質影響的第一性原理研究，功能材料，46（7）：07056-07061，2015
(28)劉學傑，吳帥，任元，TiN（001）表面上3N1Ti1Si島構型及其演變的第一性原理研究, 發光學報, 34（6）：723-727，2013
(29)任元，劉學傑，李智，Nb-Si-N納米複合薄膜中界面的結構與力學性能，矽酸鹽學報，41（9）：1225-1231，2013
(30)劉學傑，李良方，任元，陽極氧化鋁模板孔間距影響因素的研究進展，功能材料，4（22）：1-5，2013
(31)任元，張超，劉學傑，譚心，魏懷，Nb-Si-N納米複合薄膜表面吸附與遷移的第一性原理研究，功能材料，46（5）：05089-05094，2015
(32)劉學傑，任元，單原子在過渡金屬氮化物中固溶形式和力學性能的第一性原理研究，計算物理，30（3）：107-114，2013
(33)劉學傑，張安萍，姜永軍，陳小強，賈慧靈，TiN 晶體尺寸與其力學性能的第一性原理研究，科技導報，29（30）：33-36，2011
(34)劉學傑，任元，孫士陽，譚心，賈慧靈， Ti-Si-N納米複合薄膜KMC仿真中有效作用勢擬合，材料導報，25（10）：149-152，2011
(35)孫士陽，劉學傑，徐平平，賈慧靈，任元，基於第一原理計算擬合Ti,Si,N原子間作用勢，原子與分子物理學報，29（6）：587-590，2012
(36)劉學傑，葉勇，趙艷飛，馬琴芳，Ta原子在TaN(001)表面上繞島遷移的第一原理計算，表面技術，40（2）：62-64，2011
(37)任元，趙玲玲，劉學傑，譚心，孫士陽，Ti族、V族氮化物晶體結構最佳化：第一性原理計算，內蒙古科技大學學報，30（2）：123-125，2011
(38)劉學傑，馬琴芳，董海寬，Ti-Si-N超硬複合表面納米壓痕測量過程的有限元仿真，材料導報，24：73-76，2010
(39)劉學傑，馬琴芳，任元，採用有限元仿真研究TiN 和Ti-Si-N 的力學性能特點，安徽大學學報，34：32-36，2010
(40)劉學傑，工藝過程仿真與量子力學計算，第二屆中德製造技術研討會（CDFK2010），北京，2010
研究生課程
《納米製造計算仿真》
