压力驱动强化bc8-C和金刚石理想剪切强度

发布时间：2021-01-03 02:43

　　寻找硬度超过金刚石的超硬材料一直是材料学的热点领域。目前已知的超硬材料主要有两类:第一类为B-C-N-O轻元素单质及其化合物,第二类为过渡金属-轻元素化合物。其中,具有三维强共价网络的碳单质一直以来都是超硬材料的研究热点。通常来说,物质的原子间距越小,化学键越强,外力破坏其物质结构的困难度越大,因而硬度可能更高。压力会改变物质的宏观和微观结构,使其具有优越的物理性能。尤其在超高压下,材料结构会更加稳定,难以被破坏。在之前的大量研究中,人们普遍认为超高压bc8碳结构（bc8-C）在常压下具有和金刚石相媲美的硬度。然而,硬度压痕测试,往往是一个动态变化的过程,先前的研究普遍采用静态参量,可能会导致结果偏离实际情况。因而本文采用比较合理的动态理想剪切强度来评估bc8-C的硬度。本文基于第一性原理计算方法,对bc8-C的力学和动力学稳定性进行了研究,并系统地计算了bc8-C在常压和高压下的理想剪切强度,同时与金刚石作了对比。研究发现,在常压和高压条件下bc8-C和金刚石的整个布里渊区并没有出现虚频,证实了两者在动力学上的稳定性。我们依据Pugh定理,证实了计算的弹性刚度系数满足力学稳定性判据。... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

nt-cBN块体材料的维氏硬度随施加载荷的变化函数

的硬度可以和 c-BN 相比。图1.2 晶体结构 (a) R-B4C3(b) a-B4C3(c) c-B4C3(d) p-B4C3(e) cs-B4C3。[37]Figure 1.2 Structures of (a) R-B4C3(b) a-B4C3(c) c-B4C3(d) p-B4C3(e) cs-B4C3。[37]最近，Zinin 和 Solozhenko 等人合成了类金刚石结构 BC3（d-BC3）和 BC5（d-BC5）[38, 39]。其中 d-BC5是在 24GPa+2200K 条件下，使用激光加热金刚石砧和大容量多砧装置合成的具有低可压缩性的导体，大约 71GPa 的维氏硬度, 高的断裂韧性(9.5MPam0.5)和热稳定性(1900K)，这可以成为特殊的超硬磨料和高温电子材料，其衍射图案在图 1.3 显示。2008 年，Calandra 等人[40]证明 BC5化合物是超导材料，其临界温度与 MgB2几乎一致

3 (a) BC3和 BC 样品在 26GPa 和 2400K 的衍射图案。(b) BC5激光加热图案。[39]igure 1.3 (a) Representative diffraction patterns of the BC3and BC sampched from 26 GPa and 2400 K. (b) Typical laser-heating sequence of diffr

【参考文献】：
期刊论文
[1]过渡金属轻元素化合物高硬度多功能材料的设计[J]. 包括,马帅领,徐春红,崔田.  物理学报. 2017(03)
[2]电子定域化函数的含义与函数形式[J]. 卢天,陈飞武.  物理化学学报. 2011(12)



本文编号：2954156