关键词:
四元高熵碳化物
第一性原理计算
电子结构
力学性能
摘要:
基于密度泛函理论计算,研究了四元高熵碳化物陶瓷(Hf_(0.25)Zr_(0.25)Ta_(0.25)Nb_(0.25))C和相应二元金属碳化物体系AC(A=Hf,Zr,Ta,Nb)的电子结构和力学性能。通过高熵化合物的热力学分析可知,(Hf_(0.25)Zr_(0.25)Ta_(0.25)Nb_(0.25))C可以形成单相的固溶体。从力学性能参数可以得到,计算得到的参数遵循混合规则,(Hf_(0.25)Zr_(0.25)Ta_(0.25)Nb_(0.25))C的维氏硬度大于组成其的四种二元碳化物的平均值;由(Hf_(0.25)Zr_(0.25)Ta_(0.25)Nb_(0.25))C的泊松比ν值及G/B值可知,其与二元碳化物相似,为脆性材料。通过分析电子结构,发现它们均为导体。四元高熵碳化物(Hf_(0.25)Zr_(0.25)Ta_(0.25)Nb_(0.25))C表现出导电性有所增加,其共价键主要是由C-p和A-d(A=Hf,Zr,Ta,Nb)轨道电子杂化形成,由于碳化物中共存化学键的不均性,进一步改善了材料的力学性能。