压力作用下Cr2AC相（A=Si、Ge）的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了高压下Cr2AC相(A=Si、Ge)的力学性能和电子结构特点。结果表明:0~80GPa范围内,Cr2SiC和Cr2GeC的晶格常数a、c和体积V均随压力增加而下降,a轴方向上比c轴方向上更容易被压缩;弹性性质计算结构表明在0~80GPa范围内两个化合物均是力学稳定的,弹性模量(体积模量B、剪切模量G)随着压力的不断增加而增大,说明增加压力可以使两个化合物的硬度提高;此外,还从电子态密度的角度考察了Cr2SiC和Cr2GeC的电子性质,在0~80GPa范围内,压力对整体态密度影响较小,费米能级处的电子态密度值随着压力的不断增加而降低,说明增加压力能够提高两个化合物的稳定性。

Ti2AlC陶瓷弥散增强Al基复合材料的制备及剪切性能

采用自蔓延高温合成法制备高纯Ti 2AlC粉体材料,以CuSO 4·5H 2O为Cu源在Ti 2AlC粉体表面进行化学镀,并将镀铜后的陶瓷颗粒与Al粉进行混合,采用热压烧结法制备了Ti 2AlC陶瓷弥散增强Al基材料。结果表明,Ti 2AlC具有自催化效应,无需进行任何表面预处理,即可得到均匀稳定的纳米Cu镀层,增强相颗粒对金属基体起到了有效的钉扎作用;制备的Cu包覆Ti 2AlC陶瓷弥散增强Al基材料主相为Al、Ti 2AlC、Al 2Cu。Al 2Cu的存在可以很好地桥连Al基体与Ti 2AlC陶瓷颗粒,引入Cu镀层后复合材料的抗剪切性能提高了65.7%。

第一性原理计算Ti3 GeC2的电子结构与热力学性质

针对Ti3GeC2的电子结构与力学性质,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,利用CASTEP软件对其进行了理论计算,得到了Ti3GeC2晶体的电子能带、态密度、弹性常数、晶格动力学性质以及相关的热力学参数,并对理论计算结果进行了分析.结果表明:Ti3GeC2晶体具有良好的金属性与可塑性,但质地较脆;随着温度的增加,熵、焓均增加而自由能减少;等容热容随着温度的增加而迅速增加,当温度高于700K,热容趋于稳定,所得结论与物理规律相符.

MAX相Nb_(2)SnC和Nb_(2)SnN的力学和热力学性质的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理,在广义梯度近似下研究了MAX相Nb_(2)SnC和Nb_(2)SnN的力学、晶格动力学、电子以及热力学性质.通过弹性常数和声子的计算,研究了Nb_(2)SnC和Nb_(2)SnN两种结构的力学稳定性和动力学稳定性;通过对Nb_(2)SnC和Nb_(2)SnN的力学性质计算,证明了它们均具有较高的体积模量和剪切性,并且说明了Nb_(2)SnC和Nb_(2)SnN是具有弹性各向异性的韧性材料.此外,通过计算电子能带结构和态密度,研究了Nb_(2)SnC和Nb_(2)SnN的电子性质和成键性质,结果表明,两个化合物均具有金属导电性和较强的共价键,而且Nb_(2)SnN比Nb_(2)SnC具有更强的金属导电性.最后利用声子色散曲线预测了热容、自由能、焓和熵等热力学性质,结果标明,计算出的熵、焓和自由能值变化符合热力学第三定律.