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摘要
基于密度泛函理论第一性原理的方法，使用CALYPSO对Cr B进行晶体进行结构搜索，并对搜索出的结构进行了电子结构的分析及力学性质的预测。结果表明，采用1倍分子式搜索出的2种结构中，α-Cr B相为立方结构，空间群为Fm-3m(No. 225),β-Cr B相为四方结构，空间群为P4/mmm(No. 123)。当压强超过90 GPa时，Cr B将会发生结构相变，由α-Cr B相转变为β-Cr B相。声子谱的计算结果及力学稳定性的判据结果表明，α-Cr B相及β-Cr B相均具有动力学及力学稳定性。β-Cr B相晶体中，B原子的s轨道、p轨道及Cr原子的d轨道发生杂化，形成共价键及离子键；α-Cr B相晶体，Cr的d轨道和B的p轨道发生轨道杂化，形成了离子键。β-Cr B相中态密度能量范围分布较大且峰值相对较低，能带色散较强，原子轨道相互作用较强。随着压力的增加，α-Cr B相的硬度值逐渐升高，在90 GPa时达到最大值28 GPa，并且韧性和硬度的匹配程度最好，即此时材料的综合力学性能最好。当压力超过90 GPa发生相变后，β-Cr B相的硬度值明显降低，低至9.3 GPa，此时B/G值增加至3.9，表现出明显的韧性特征。α-Cr B相晶体虽然原子间作用力较低且体积模量较小，但是由于晶体内部原子之间形成了化学键网络，体积模量的各向异性相对较低，这是其具有较高硬度的主要原因。
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单位天津中德应用技术大学
