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三元层状陶瓷Ti2AlC和Ti3AlC2由于兼具金属和陶瓷的优异性能,近年来备受关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算软件Materials studios的CASTEP软件包,通过计算声子的方法,得到三元层状陶瓷Ti2AlC和Ti3AlC2的声子谱,并分析两者的热力学性质,得到Ti2AlC和Ti3AlC2的等容热容、等压热容、热膨胀系数、德拜温度、体积弹性模量、标准摩尔吉布斯自由能、标准摩尔生成焓、标准熵等热力学数据随温度的变化情况。计算结果表明Ti2AlC和Ti3AlC2的晶胞体积均随温度的升高而增大,导致体积膨胀系数和热膨胀系数随温度的升高呈上升趋势。热膨胀系数先随温度的升高而迅速增长,随着温度继续升高增长速度逐渐变慢。Ti2AlC和Ti3AlC2的等容热容CV和等压热容CP计算结果显示,低温时CP和CV近似相等,由于遵循德拜T3定律而随温度的升高而迅速增大,温度继续升高时,二者增速逐渐放缓,两者的CP均慢慢大于CV,且随温度升高差值不断增大。CV在高温时逐渐趋于杜隆-珀替常数,即CV=3nNkB,而CP则随温度继续增大。Ti2AlC和Ti3AlC2的CP分别是TiC的2倍和3倍。Ti2AlC和Ti3AlC2的体积弹性模量在低温时几乎保持不变,随温度升高呈线性下降。理论计算的结果验证了Ti2AlC和Ti3AlC2的抗压缩性随温度的升高而减小的实验事实。Ti2AlC和Ti3AlC2的标准熵随温度升高而增大,这是由于温度升高,物质的微观状态数增大,因此标准熵增大。由于分子量越大熵值越大,因此不难理解Ti3AlC2的标准熵大于Ti2AlC。同时,Ti2AlC和Ti3AlC2的标准摩尔吉布斯自由能和标准摩尔生成焓随温度升高而减小。Ti2AlC和Ti3AlC2的声子谱散射曲线和态密度曲线表明,Ti2AlC和Ti3AlC2的晶体结构稳定,Ti原子和Al原子由于质量相对较大,振动频率相对较低,主要分布在声学支;C原子由于质量较小,振动频率较高,主要分布在光学支。本文对Ti2AlC和Ti3AlC2的热力学性质的分析对完善Ti2AlC和Ti3AlC2的燃烧合成制备工艺有重要意义,对Ti2AlC和Ti3AlC2的其它性质的研究也会有一定的贡献。