耐磨铸铁中M23C6型硬质相的力学性质的第一原理计算

摘要

采用第一性原理广义梯度泛函的方法研究了M23C6(M=Cr,Mn,Fe,Mo,w)化合物的晶体结构,结合能与形成焓,结果表明所有化合物都是热力学稳定.由应力-应变方法得到化合物的弹性常数,根据力学稳定性的判断条件可知,所有化合物都是力学稳定性,在此基础上通过Voigt-Reuss-Hi11近似可求得化合物各模量值,其包括有体模量,剪切模量,杨氏模量等.其体模量变化范围为301.0-339.6GPa,剪切模量变化范围为126.9-163.7GPa.且掺杂铬,钼和钨后模量值都大于未掺杂的化合物.此外还研究了化合物的力学各向异性,结果表明化合物Fe23C6的杨氏模量的各向异性性能要强于其它化合物的杨氏模量各向异性性能.通过分析化合物的态密度图来研究的化合物M23C6(M=Cr,Mn,Fe,Mo,W)的电子结构,结果表明所有化合物表现为碳与金属间的p轨道与d轨道杂化得到的共价键与金属键的混合.