合金化元素对β-Nb_5Si_3影响的第一原理计算(英文)

本文采用Ti,Cr,Al,Hf元素对金属间化合物β-Nb5Si3进行了合金化,利用基于平面波赝势理论的第一原理方法对其能量、电子结构、晶体常数、弹性常数进行了计算。合金化前后的能量变化表明:Ti,Cr,Hf元素优先替换NbI, NbI, NbII的Nb原子,而Al使得β-Nb5Si3 稳定性降低。合金化原子的占位使得β-Nb5Si3的晶体参数发生变化,其中:Ti、Cr原子能够降低晶胞的c/a值,而Hf促使晶胞从四方晶系向正交晶系转变。态密度计算表明 Ti,Cr,Hf提高了β-Nb5Si3相的导电性。采用Voigt公式计算掺杂前后各体系的弹性模量;并基于Pugh经验公式,对合金的室温韧性进行了评价,结果表明:Ti,Cr元素的掺杂降低了β-Nb5Si3相的室温断裂韧性,而Hf元素的掺杂能够提高β-Nb5Si3的断裂韧性。