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科罗拉多州大学:B1结构过渡金属碳氮化物中混合非金属原子对其结构和机械性能的影响:HfC 1-x N x

论论资讯 | 2023-04-20 3热度

Open Ceramics

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The effects of mixing non-metal atoms in the B1 structured transition metal carbo-nitrides on their structure and mechanical properties: HfC<sub>1-x</sub>N<sub>x</sub>

Watkins B.R.; Lopez J.J.; Yu X.-X.; Thompson G.B.; Weinberger C.R.

Published:2023-06-01
DOI:10.1016/j.oceram.2023.100356

研究背景

随着社会的发展,人们越来越注重材料的性能和应用,特别是在机械领域。然而,许多材料的性能和应用受到其结构的影响。因此,研究材料的结构和性能之间的关系是非常重要的。当前的研究领域存在一个问题,即如何通过改变材料的结构来改善其性能。本文通过研究过渡金属碳氮化物的结构和机械性能,来解决这个问题。

研究内容

本文主要研究了过渡金属碳氮化物的结构和机械性能。研究者使用密度泛函理论来探究合金化过程中碳化物和氮化物的相互作用对材料相稳定性和机械性能的影响。研究者以HfC-HfN系统为例,使用进化算法来确定有序的碳氮化物,并将其形成焓与特殊准随机结构进行比较,以确定该系统形成固溶体的倾向性。研究者还研究了弹性常数与组成之间的变化,并使用计算的弹性常数来预测理论硬度。他们计算了不同组成的GSF曲线,以确定合金化对位错行为的影响。研究结果表明,虽然弹性响应可能会有一定的峰值,但位错运动的抵抗并没有特别明显的峰值。此外,HfC与HfN的合金化几乎普遍降低了滑移的抵抗力,并通过稳定内在堆垛故障来稳定{111}平面上的位错。研究者还将这些结果与HfC-TaC系统的先前深入分析进行了比较,以比较金属和非金属合金化策略。

研究意义

本文研究了过渡金属碳氮化物的结构和机械性能,为改善材料性能提供了新的思路和方法。研究者通过探究碳化物和氮化物的相互作用对材料相稳定性和机械性能的影响,发现合金化可以改变材料的结构,从而改善其机械性能。此外,他们还发现非金属的合金化策略可以降低滑移的抵抗力,并稳定位错,这为材料的应用提供了新的方向。这些结果为材料科学领域提供了新的研究方向和思路,具有重要的理论和实践意义。

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