新型Me3AlN三元陶瓷的材料設(shè)計(jì).pdf

1、三元層狀化合物作為一類十分重要的新型陶瓷材料一直被材料研究工作者所關(guān)注。通式為Men+1AXn(MAX)的這類三元層狀化合物的結(jié)構(gòu)相似，其中Me為早期的過渡金屬，A表示的是同一族的元素(絕大多的情況為IIIA和IVA族)，而X是C或N。我們研究的Me3AlN（Me=Ti，Zr，Hf，V，Nb，Ta）與MAX相具有相似的性能，這類化合物都屬于正交晶系，空間群為Cmcm，具有金屬的性能，在常溫下，有很好的導(dǎo)熱性能和導(dǎo)電性能，又有較高的彈性模

2、量和剪切模量，在較高溫下具有塑性，又可像金屬一樣進(jìn)行機(jī)械加工，同時又具有陶瓷的性能，如較高的屈服強(qiáng)度、高熔點(diǎn)、高熱穩(wěn)定性和良好的抗氧化性能。
　　Materials Studio是一種比較先進(jìn)的基于密度泛函理論的第一性原理材料模擬和計(jì)算軟件。本文采用基于密度泛函理論的贗勢平面波方法，交換關(guān)聯(lián)能函數(shù)用了局域密度近似和廣義梯度近似來描述，通過構(gòu)造晶胞模型，對Me3AlN（Me=Ti，Zr，Hf，V，Nb，Ta）從基態(tài)電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)、力學(xué)

3、性能和熱力學(xué)性能進(jìn)行了理論計(jì)算。主要包括以下幾方面：
　　首先，采用基于密度泛函理論的廣義梯度近似下的平面波贗勢方法，從Me3AlN（Me=Ti，Zr，Hf，V，Nb，Ta）體系進(jìn)行晶格優(yōu)化，得到能量最低的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，獲得平衡態(tài)時的晶格常數(shù)。在幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，計(jì)算了能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度，Mulliken布居分析，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對其導(dǎo)電性和成鍵類型進(jìn)行了分析。
　　其次，對三元化合物Me3AlN（Me=Ti，Zr，Hf，V，N