Ta2C-MXenes碳化鉭六方結(jié)構(gòu)過(guò)渡金屬碳化物
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Ta2C-MXenes碳化鉭六方結(jié)構(gòu)過(guò)渡金屬碳化物
TaC和Ta2C是鉭在滲碳過(guò)程中形成的兩種重要的過(guò)渡金屬碳化物,它們的含量和分布對(duì)滲碳層性能有著重要的影響,對(duì)二者性質(zhì)的了解是開(kāi)展鉭表面滲碳改性研究的基礎(chǔ).采用基于密度泛函理論(DFT)的原理計(jì)算,討論了TaC和Ta2C的相穩(wěn)定性,即結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性,使用Voigt-Reuss-Hill近似與Chen的半經(jīng)驗(yàn)公式得到了二者的彈性模量與硬度,通過(guò)電子結(jié)構(gòu)計(jì)算討論了二者力學(xué)性能差異的原因,并基于準(zhǔn)簡(jiǎn)諧近似理論獲得了二者的熱力學(xué)性能.研究表明:TaC的硬度為24.7 GPa,高于Ta2C的硬度15.0 GPa,態(tài)密度與成鍵分析顯示,Ta2C與TaC相比具有較強(qiáng)的Ta-Ta鍵,導(dǎo)致其表現(xiàn)出較低的彈性常數(shù)與模量,同時(shí)具有較好的塑性.而另一方面,Ta2C的熱膨脹系數(shù)低于Ta與TaC,因此,預(yù)計(jì)Ta2C可以起到滲碳層的塑性,抗沖擊能力的作用,但Ta2C的熱膨脹能力與其他成分的差異可能會(huì)降低滲碳層的抗熱循環(huán)性能.
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