过渡元素改善B_4C/Al材料界面润湿性的机理研究（英文）

作     者：王治璇 李丘林 郑继云 刘伟 束国刚 吴平 徐贲 Wang Zhixuan Xu BenI Li Qiulin Zheng Jiyun Liu Wei Shu Guogang Wu Ping Xu Ben

作者机构：清华大学北京100084 清华大学深圳研究生院广东深圳518055 中国核电工程有限公司广东深圳518055 新加坡科技设计大学新加坡487372 

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

年 卷 期：2017年第46卷第9期

页      面：2345-2351页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 0806[工学-冶金工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：National Natural Science Foundation of China(51301094) 

主　　题：碳化硼铝基复合材料 密度泛函理论 润湿性 粘附功 偏态密度 

摘      要：B_4C/Al复合材料是目前最理想的中子吸收材料,但工业上常用的液态搅拌法制备过程中存在着界面润湿性差的问题。结合实验及第一性原理的方法,通过研究Al(111)/AlB_2(0001)和Al(111)/TiB_2(0001)界面的结构来分析工业上添加过渡元素Ti对B_4C/Al界面润湿性的改善机制。通过计算发现,Al(111)/TiB_2(0001)界面相对Al(111)/AlB_2(0001)界面具有更高的粘附功值,说明其界面结合更强。进一步对比Ti掺杂二硼化物和AlB_2的偏态密度结构,发现Ti掺杂体具有较低的反键态,表明Ti-3d和B-2p轨道电子杂化后,在B、Ti原子间形成了较强的化学键,从而促进了Al(111)/TiB_2(0001)界面处的强结合作用,提高了Al(111)/TiB_2(0001)界面粘附功,故而改善了B_4C/Al界面的润湿性。根据同样的理论依据,V掺杂体也具有较低的反键态,V和B之间的强结合效果或许能够改善B_4C/Al界面的润湿性,成为又一理想的溶体改性掺杂元素。