三元Nb系和Ta系硼碳化物稳定性和物理性能的第一性原理研究

摘要

cqvip:过渡金属轻元素化合物是高硬度材料的潜在候选.以往研究多集中在二元过渡金属硼化物、碳化物和氮化物,三元相的研究则相对较少.本文通过提炼和堆垛已知相Nb3B3C (Ta3B3C)和Nb4B3C2 (Ta4B3C2)的结构基元,构建不同组分的Nb-B-C和Ta-B-C三元相结构模型,采用第一性原理计算方法,计算所建结构的形成焓、声子谱和弹性常数,通过判断其热力学、动力学和力学稳定性,绘出了三元Nb-B-C和Ta-B-C相图,成功预测了5种Nb-B-C和6种Ta-B-C三元稳定相.力学和电学性能计算结果显示Nb-B-C和Ta-B-C三元稳定相均为高硬度导电材料,硬度大约为25 GPa.