ZrAl4C4、Zr2Al4C5和Zr3Al4C6结构、弹性和电子性质对比

作者：罗至利; 李辉^*; 王磊; 刘开平; 刘哲; 宋佳凡; 彭艺杰

来源：科学技术与工程, 2019, 19(32): 99-104.

• Zr-Al-C
• 第一性原理
• 结构分析
• 弹性性质

采用第一性原理方法,对比研究了Zr-Al-C体系纳米层状化合物ZrAl4C4、Zr2Al4C5和Zr3Al4C6的结构、弹性和电子性质,并探寻其规律性。结果表明:从晶体结构角度分析,三种材料均可看作由(Zr C)和(Al4C3)两个独立单元以不同比例组合而成,可统一表示为(Zr C)nAl4C3(n=1,2,3),且三者的晶格常数a近似相等,晶格常数c随着Zr C含量的增大而变大。三种化合物弹性性质中,体模量、剪切模量、杨氏模量的大小关系满足:ZrAl4C4<Zr2Al4C5<Zr3Al4C6。通过对三者电子态密度和Mulliken布局分析得到,ZrAl4C4、Zr2Al4C5和Zr3Al4C6均具有金属键、离子键和共价键的特征,且Zr—C键强于Al—C键,从微观电子角度解释了在(Zr C)nAl4C3(n=1,2,3)体系中Zr—C键含量越高则对应材料的体模量、剪切模量、杨氏模量等弹性性质越大。计算结果与已有实验值和理论值吻合较好。

• 单位
  长安大学