【摘 要】
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采用第一性原理方法,研究了三元Hf-C-N体系的空位有序结构及其力学性质和电子性质.首先采用第一性原理和进化算法,预测得到8种可能存在的热力学稳定的Hf-C-N空位有序结构;这些结构都具有岩盐结构,与实验发现的无序固溶体的结构类型一致.本文的预测结果证明了Hf-C-N空位化合物能够以有序结构形式存在,空位与C,N原子都位于[Hf6]八面体间隙,这一结构特点与HfCx的相同.然后采用第一性原理方法,计算了Hf-C-N空位有序结构的力学性质,发现除C:N=1:4外,相同C/N下,随着空位浓度的增大,Hf-C-
【机 构】
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西北工业大学材料学院,材料发现国际中心,西安 710072;太原工业学院材料工程系,太原 030008;西北工业大学材料学院, 材料发现国际中心, 西安 710072
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采用第一性原理方法,研究了三元Hf-C-N体系的空位有序结构及其力学性质和电子性质.首先采用第一性原理和进化算法,预测得到8种可能存在的热力学稳定的Hf-C-N空位有序结构;这些结构都具有岩盐结构,与实验发现的无序固溶体的结构类型一致.本文的预测结果证明了Hf-C-N空位化合物能够以有序结构形式存在,空位与C,N原子都位于[Hf6]八面体间隙,这一结构特点与HfCx的相同.然后采用第一性原理方法,计算了Hf-C-N空位有序结构的力学性质,发现除C:N=1:4外,相同C/N下,随着空位浓度的增大,Hf-C-N的体模量、剪切模量、弹性模量、Pugh比、维氏硬度等降低;而Hf6CN4(空位浓度为1/6)的维氏硬度高于Hf5CN4(无空位),表现出空位硬化现象.最后,计算了Hf-C-N空位有序结构的态密度和晶体轨道哈密顿分布,发现其具有强共价性和金属性;且随着空位浓度增大,总体键强减弱,因而模量减小.
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