ZrAl4 C4、Zr2 Al4 C5和Zr3 Al4 C6结构、弹性和电子性质对比

摘要：

采用第一性原理方法,对比研究了Zr-Al-C体系纳米层状化合物ZrAl4 C4、Zr2 Al4 C5和Zr3 Al4 C6的结构、弹性和电子性质,并探寻其规律性.结果表明:从晶体结构角度分析,三种材料均可看作由(ZrC)和(Al4 C3)两个独立单元以不同比例组合而成,可统一表示为(ZrC)nAl4C3(n=1,2,3),且三者的晶格常数a近似相等,晶格常数c随着ZrC含量的增大而变大.三种化合物弹性性质中,体模量、剪切模量、杨氏模量的大小关系满足:ZrAl4 C4<Zr2 Al4 C5<Zr3 Al4 C6.通过对三者电子态密度和Mulliken布局分析得到,ZrAl4 C4、Zr2 Al4 C5和Zr3 Al4 C6均具有金属键、离子键和共价键的特征,且Zr—C键强于Al—C键,从微观电子角度解释了在(ZrC)nAl4C3(n=1,2,3)体系中Zr—C键含量越高则对应材料的体模量、剪切模量、杨氏模量等弹性性质越大.计算结果与已有实验值和理论值吻合较好.

关键词：Zr-Al-C、第一性原理、结构分析、弹性性质

所属期刊栏目：19

分类号：TB331(工程材料学)

资助基金：长安大学中央高校基金300102318202;西北工业大学超高温结构复合材料重点实验室创新基金6142911010203;长安大学"大学生创新创业训练计划"201810710120

在线出版日期：2019-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：99-104