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过渡金属单硼化物TMB的第一性原理研究 被引量:1

First-principles Study of Transition Metal Monoboride TMB
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摘要 基于密度泛函理论平面赝势波法的第一性原理计算,研究过渡金属单硼化物TMB(以3d系列中的TiB、VB和CrB;4d系列中的ZrB、NbB和MoB;5d系列中的HfB、TaB和WB为例)的热力学稳定性、力学性质和微观机制.发现过渡金属单硼化物的热力学稳定与硬度异常的规律.当价电子浓度为8 e·(f.u.)-1时,热力学最稳定,且硬度最高.计算TMB的电子结构,发现TMB的价电子浓度为8 e·(f.u.)-1时,pd共价键合,有效阻碍了金属双层之间的位错滑动,防止剪切变形,致使其具有高硬度. We study thermodynamic stability,mechanical properties,and microscopic mechanisms of transition metal monoboride TMB(take TiB,VB and CrB in 3 d series;ZrB,NbB and MoB in 4 d series;HfB,TaB and WB in 5 d series as examples)by first-principles calculations based on density functional theory and plane pseudopotential wave method.We found thermodynamic stability and hardness anomalies of transition metal monoborides.In particular,as valence electron concentration is 8 e·(f.u.)-1,thermodynamic stability is the most stable and hardness is the highest.To reveal its mechanism,we calculated electronic structure of TMB.As valence electron concentration of TMB is at 8 e·(f.u.)-1,covalent bonding of pd blocked effectively dislocation slipping between metal bilayers,prevented shear deformation,and resulted in high hardness.These discoveries may help new superhard material designs.
作者 秦平 高振帮 刘海敌 陈英才 QIN Ping;GAO Zhenbang;LIU Haidi;CHEN Yingcai(College of Engineering Science and Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China)
出处 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期491-497,共7页 Chinese Journal of Computational Physics
基金 国家自然科学基金(51671126) 上海市科委科技基金(13JC1402900)资助项目
关键词 过渡金属单硼化物TMB 第一性原理 硬度异常 微观机制 transition metal monoboride TMB first-principles hardness anomaly microscopic mechanism
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