单轴压缩下Ti3B4的力学、电学性能及变形机制的第一性原理研究

摘要

cqvip:Ti3B4作为一种重要的钛硼化合物,被广泛应用于工业生产和国防军事中.但是有关Ti3B4在外载荷下的变形行为却鲜有报道,这在很大程度上限制了它的应用.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了Ti3B4在不同方向单轴压缩下的力学行为、电子结构以及变形机制.结果表明,在不同方向单轴压缩下,Ti3B4的变形行为表现出很强的各向异性.a轴压缩下,层内Ti-Ti键减弱使Ti3B4承载能力降低,最终层间Ti-Ti键和沿b轴B-B键断裂造成压缩应力突降;b轴压缩下,层内Ti-B键减弱和层间Ti-B键增强导致Ti3B4承载能力逐渐降低,B-B键断裂导致结构破坏;c轴压缩下,层内Ti-B键断裂和层间Ti-B键形成使结构稳定性降低.由态密度分布可知,在单轴压缩下,变形后的Ti3B4仍然呈现金属性,但是其共价性能降低.通过讨论Ti3B4在不同方向单轴压缩下的力学行为与微观变形机制可以为改善其宏观性能提供一定的理论指导.