Ta2C-MXenes碳化鉭六方結構過渡金屬碳化物
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Ta2C-MXenes碳化鉭六方結構過渡金屬碳化物
TaC和Ta2C是鉭在滲碳過程中形成的兩種重要的過渡金屬碳化物,它們的含量和分布對滲碳層性能有著重要的影響,對二者性質的了解是開展鉭表面滲碳改性研究的基礎.采用基于密度泛函理論(DFT)的原理計算,討論了TaC和Ta2C的相穩定性,即結構穩定性、機械穩定性和動力學穩定性,使用Voigt-Reuss-Hill近似與Chen的半經驗公式得到了二者的彈性模量與硬度,通過電子結構計算討論了二者力學性能差異的原因,并基于準簡諧近似理論獲得了二者的熱力學性能.研究表明:TaC的硬度為24.7 GPa,高于Ta2C的硬度15.0 GPa,態密度與成鍵分析顯示,Ta2C與TaC相比具有較強的Ta-Ta鍵,導致其表現出較低的彈性常數與模量,同時具有較好的塑性.而另一方面,Ta2C的熱膨脹系數低于Ta與TaC,因此,預計Ta2C可以起到滲碳層的塑性,抗沖擊能力的作用,但Ta2C的熱膨脹能力與其他成分的差異可能會降低滲碳層的抗熱循環性能.
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