弹性软模决定材料硬度

摘要

利用第一原理计算研究了共价晶体和离子晶体的单晶弹性常数及机械硬度.结果表明,对材料硬度起主导作用的是最软的弹性形变模式,而非普遍认为弹性模量的平均值.这体现了力学稳定性及各向异性在决定材料硬度时的重要作用.以碳化钨为例展示了上述理念在材料设计中的应用.通过氮或铼的合金化调节费米能级,从而强化最软的弹性模式,可以进一步提高这种硬质材料的硬度.