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过渡金属硼碳化物TM3B3C和TM4B3C2稳定性和性能的理论计算

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胡前库, 侯一鸣, 吴庆华, 秦双红, 王李波, 周爱国. 2019: 过渡金属硼碳化物TM3B3C和TM4B3C2稳定性和性能的理论计算, 物理学报, 68(9): 206-214. doi: 10.7498/aps.68.20190158
引用本文: 胡前库, 侯一鸣, 吴庆华, 秦双红, 王李波, 周爱国. 2019: 过渡金属硼碳化物TM3B3C和TM4B3C2稳定性和性能的理论计算, 物理学报, 68(9): 206-214. doi: 10.7498/aps.68.20190158
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Hu Qian-Ku, Hou Yi-Ming, Wu Qing-Hua, Qin Shuang-Hong, Wang Li-Bo, Zhou Ai-Guo. 2019: Theoretical calculations of stabilities and properties of transition metal borocarbides TM3B3C and TM4B3C2 compound, Acta Physica Sinica, 68(9): 206-214. doi: 10.7498/aps.68.20190158
Citation: Hu Qian-Ku, Hou Yi-Ming, Wu Qing-Hua, Qin Shuang-Hong, Wang Li-Bo, Zhou Ai-Guo. 2019: Theoretical calculations of stabilities and properties of transition metal borocarbides TM3B3C and TM4B3C2 compound, Acta Physica Sinica, 68(9): 206-214. doi: 10.7498/aps.68.20190158
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过渡金属硼碳化物TM3B3C和TM4B3C2稳定性和性能的理论计算

  • 河南理工大学材料科学与工程学院,河南省深地材料科学与技术重点实验室,焦作454000;燕山大学,亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,秦皇岛066004

  • 河南理工大学材料科学与工程学院,河南省深地材料科学与技术重点实验室,焦作454000

Theoretical calculations of stabilities and properties of transition metal borocarbides TM3B3C and TM4B3C2 compound

  • 摘要:

    在过渡金属轻元素化合物中,寻找新的硬质或者超硬材料是当前的一个研究热点.目前寻找范围多集中在过渡金属硼化物、碳化物和氮化物等二元体系,三元相的研究则相对较少.本文以已知Nb3B3C和Nb4B3C2结构为模板,采用元素替代法构建了29种TM3B3C(TM为过渡金属元素)结构和29种TM4B3C2结构,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,成功找到了热力学、动力学以及力学都稳定的Ta3B3C和Ta4B3C2两种新相.结构搜索计算确认了这两相为全局能量最优结构.能带结构和态密度的计算显示这两相均为导体,导电性主要源于Ta原子的d电子.这两种新相的硬度大约为26 GPa,说明Ta3B3C和Ta4B3C2属于高硬度材料,但不是超硬材料.

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出版历程
  • 刊出日期:  2019-05-05

过渡金属硼碳化物TM3B3C和TM4B3C2稳定性和性能的理论计算

  • 河南理工大学材料科学与工程学院,河南省深地材料科学与技术重点实验室,焦作454000;燕山大学,亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,秦皇岛066004
  • 河南理工大学材料科学与工程学院,河南省深地材料科学与技术重点实验室,焦作454000

摘要: 

在过渡金属轻元素化合物中,寻找新的硬质或者超硬材料是当前的一个研究热点.目前寻找范围多集中在过渡金属硼化物、碳化物和氮化物等二元体系,三元相的研究则相对较少.本文以已知Nb3B3C和Nb4B3C2结构为模板,采用元素替代法构建了29种TM3B3C(TM为过渡金属元素)结构和29种TM4B3C2结构,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,成功找到了热力学、动力学以及力学都稳定的Ta3B3C和Ta4B3C2两种新相.结构搜索计算确认了这两相为全局能量最优结构.能带结构和态密度的计算显示这两相均为导体,导电性主要源于Ta原子的d电子.这两种新相的硬度大约为26 GPa,说明Ta3B3C和Ta4B3C2属于高硬度材料,但不是超硬材料.

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