基于第一性原理的Mo_(2)CoB_(2)三元过渡金属硼化物掺杂效应研究

利用第一性原理计算研究了掺杂第四周期过渡金属元素对Mo_(2)CoB_(2)的结构、力学和热力学性质的影响。通过计算结合能和形成焓以及与Born-Huang标准比较,发现所有模型都满足力学与热力学稳定条件。采用点缺陷理论确定了掺杂元素在Mo_(2)CoB_(2)晶体中的占位以及占位偏好。结果表明,Sc和Ti对Mo点位表现出强烈的占位偏好,V对Mo点位仅有较弱的占位偏好。同时,Cr、Mn、Fe、Cu和Zn对Co点位具有较弱的占位偏好,而Ni对Co点位有较强的占位偏好。通过对比计算得到德拜温度,发现除Mo7TiCo4B8、Mo7VCo4B8和Mo7CrCo4B8外,其他掺杂模型的德拜温度都低于未掺杂模型,这说明实验中应尽量避免在Mo_(2)CoB_(2)硬质相中大量添加除Ti、V和Cr以外的过渡金属元素。最后,除Cr掺杂模型外,其他掺杂模型的硬度计算结果都低于未掺杂的模型。同时,占据偏好点位的掺杂元素模型的硬度通常比占据非偏好点位的更高。本研究为开发性能更好的Mo_(2)CoB_(2)金属陶瓷提供了理论支持。