TiB2结构与力学性能的温度依赖性:第一原理理论研究

摘要

TiB2是一种在高温结构材料领域具有潜在应用的超高温陶瓷材料.但目前有关其高温力学与热力学性能的研究开展不足.本文运用第一原理与准简谐近似的方法对TiB2高温下的力学与热力学性能进行了研究.理论计算结果表明TiB2的热膨胀具有各向异性,αc/αa从300K到1500K保持常数,大约为1.46.热膨胀的各向异性来自于其压缩系数的各向异性.对热容的计算结果表明高阶非简谐项对其热容的影响在高温下不能忽略.理论计算得到的弹性常数与力学性能数据与实验值符合得很好,从室温到1500K,B,G和E下降的速率分别为-0.0211Gpa-K-1,-0.0155Gpa-K-1,and-0.0384Gpa-K-1.本文的研究结果为超高温结构陶瓷的选择与设计提供了理论方法.