邓世杰赵宇宏†侯华文志勤韩培德

1)(中北大学材料科学与工程学院,太原 030051)

2)(太原理工大学材料科学与工程学院,太原 030024)

高压下Ti2AlX(X=C,N)∗的结构、力学性能及热力学性质

邓世杰1)赵宇宏1)†侯华1)文志勤1)韩培德2)

1)(中北大学材料科学与工程学院,太原 030051)

2)(太原理工大学材料科学与工程学院,太原 030024)

(2017年3月26日收到;2017年5月8日收到修改稿)

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算研究了压力对Ti2AlC与Ti2AlN结构、力学性能的影响.研究发现压力的增大会使体系的体积比降低,Ti2AlC压缩性较Ti2AlN好.力学性能研究发现,压力的增大使材料抵抗变形能力增强,体系的延展性有了很大的提升,当压力超过40 GPa后,Ti2AlC与Ti2AlN从脆性材料转变为延性材料,体模量与剪切模量的比值达到1.75,延展性有了很大的提升.通过准谐德拜模型,分析了压力与温度对Ti2AlC与Ti2AlN体模量、热容及热膨胀系数的影响.结果表明,随着温度的升高,Ti2AlN与Ti2AlC的体模量下降.定容热容与定压热容的变化趋势相同,但在高温下,定容热容遵循Dulong-Petit极限,温度对热容的影响效果较压力明显.温度与压力对Ti2AlN与Ti2AlC线膨胀系数的影响主要发生在低温区域.

Ti2AlN与Ti2AlC,力学性能,热力学性质,第一性原理

1 引 言

Mn+1AXn相材料为三元层状化合物,其中M代表过渡金属元素,A代表A组元金属元素,X代表C或者N[1-4].该材料具有金属与陶瓷的双重特性,既有耐高温与耐腐蚀性能等陶瓷的性能,又具有导电、导热及可加工性能等金属的性能,因而受到广泛关注.Mn+1AXn相材料由于其优异的性能而被……