石墨烯掺杂对WC(0001)-Co硬质合金晶相界面结合性能的影响

摘要

基于第一性原理方法分别计算了WC(0001)-Co、WC(0001)-Co/sGR、WC(0001)-Co/dGR晶相的界面粘附功、断裂韧性,结果表明WC(0001)-Co/sGR中WC(0001)/Co(sGR)界面具有最大粘附功(6.3551 J·m-2),WC相具有最大断裂韧性(6.4376 J·m-2),结构最为稳定,界面结合性能最好.WC(0001)-Co/dGR中GR/GR的界面粘附功仅为0.0057 J·m-2,dGR相的断裂韧性为0.0064 J·m-2,裂纹最易在此处产生.为验证界面结合的分析结果,研究了三种晶相的电子结构和态密度,结果表明掺杂GR增强了界面处原子的电荷分配程度,W-Co之间具有更多电荷转移而相吸,键合作用增强.与掺杂dGR相比,掺杂sGR后的Co-C(sGR)键合作用增强,Co-C(sGR)键强于Co-C(dGR)键,sGR掺杂提高了WC(0001)-Co硬质合金硬质相WC和粘结相Co的界面结合性能.