新型三元层状硼化物Cr4AlB4的物相稳定性和力学行为分析

• 作者: 宋广平 尹维龙 柏跃磊 王明福 王荣国 赫晓东 郑永挺 齐欣欣
• 来源期刊: 无机材料学报
• 学科: 工学
• 关键词: MAB相 密度泛函理论 物相稳定性 力学性能
• 年，卷（期）: 2020,（1）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 53-60
• 页数: 8页
• 分类号: TQ134
• 字数: 5776字
• 语种: 中文
• DOI: 10.15541/jim20190160

摘要

Cr4AlB4是一种近期发现的三元层状硼化物MAB相陶瓷.该材料可形成具有保护性的氧化膜,在高温结构材料领域有巨大应用潜力.本工作采用基于第一性原理的“线性优化法”和“键刚度”理论模型分别研究了Cr4AlB4的物相稳定性和力学行为.声子谱中没有虚频出现,表明Cr4AlB4具有本征稳定性.而与其它Cr-Al-B系内的竞争相相比,Cr4AlB4具有最低的能量,表明其在热力学上也是稳定的.采用“键刚度”模型对化学键刚度的定量计算显示,Cr4AlB4中Cr和B以及B和B原子之间形成了强共价键,而Cr和Al原子则形成相对较弱的Cr-Al(625 GPa)和B-Al(574 GPa)键.Cr4AlB4可以看成是由强共价键紧密连接在一起的Cr-B结构单元,被弱Cr(B)-Al键分割而成的层状结构,与MAX相结构类似.Cr4AlB4具有类似于MAX相的高损伤容限和断裂韧性.