第一性原理研究掺杂过渡元素对碳化钨性能的影响

作     者：王旭飞 崔红 刘菊蓉 熊丽红 Wang Xufei;Cui Hong;Liu Jurong;Xiong Lihong

作者机构：陕西理工大学机械工程学院陕西汉中723000 陕西省工业自动化重点实验室陕西汉中723000 秦川集团汉江工具有限责任公司陕西汉中723002 

出 版 物：《稀有金属材料与工程》 (Rare Metal Materials and Engineering)

年 卷 期：2021年第50卷第3期

页      面：887-893页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(61701288) 陕西省科技计划项目(2020JM-600) 陕西省重点实验室项目(18JS020) 

主　　题：碳化钨 掺杂 过渡元素 第一性原理 

摘      要：碳化钨(WC)在高温动力装备上应用越来越多,WC的脆性和高密度限制了其更广泛的使用,金属原子掺杂是提高WC性能的一种方法。采用基于第一原理的广义梯度作为近似交换相关函数,研究了A_(0.25)W_(0.75)C(A为Ti、V、Cr、Mn、Co和Ni)的弹性、电子和X射线吸收特性。数值分析结果显示,Ti_(0.25)W_(0.75)C的B/G值(B为体模量,G为剪切模量)为1.869,改性为延性材料,其它均为脆性材料。掺杂25%的V、Co、Ni原子可使WC的脆性降低,掺杂25%的Cr、Mn原子可使WC脆性增大。掺杂后化合物的态密度分布范围减小,费米能级处数值增大,金属性增强,其中Mn_(0.25)W_(0.75)C金属性最强。参杂后X射线吸收谱蓝移,在软X射线波段存在吸收波段,其中Cr、V、Ti在15.74~22.25nm波段出现强吸收峰。研究结果有助于塑性低密度WC类化合物的实验和应用研究。