MAX相材料兼具金屬材料和陶瓷材料的雙重性能,比如類似金屬材料的良好的導電以及導熱性能、機械加工性能,類似陶瓷材料的高模量、耐腐蝕、優(yōu)良的抗高溫氧化性,同時具有低密度、良好的抗熱震性、抗損傷容限性等。這一系列優(yōu)異的性能,使MAX相材料可以作為結構材料或涂層材料用于高溫或高壓等極端環(huán)境,包括燃氣渦輪發(fā)動機噴嘴閥、超音速飛行器機翼前沿、高溫熱交換器等領域,因此引起了研究者的廣泛關注。本文以高溫熱結構材料應用為背景,主要以Ti-Al-C體系三元層狀陶瓷中Ti₂AlC、Ti₃AlC₂和Ti₅Al₂C₃為研究對象,采用第一性原理的方法,對上述材料的結構、彈性和電子性質(zhì)進行了研究,并考察了高壓對其結構與性質(zhì)的影響。結果表明:（1）在0-100 GPa的壓力范圍內(nèi)對晶體結構進行優(yōu)化,得到其晶格常數(shù)以及原胞體積。同時計算其彈性性質(zhì),發(fā)現(xiàn)這些數(shù)值隨壓力的增大而增大,并與實驗數(shù)據(jù)吻合良好。（2）通過電子態(tài)密度、布局分析以及差分電荷密度分析了其電子性質(zhì)和化學鍵特性,結果表明Ti-...

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.2 Ti-Al-C三元相圖

在MAX相中,當M=Ti、A=Al、X=C時,該MAX相即為Ti-Al-C材料體系。Ti-Al-C材料體系包括二元陶瓷[17]Ti-Al(Ti3Al、TiAl、TiAl2、Ti5Al11、Ti2Al5、TiAl3)、Al-C(Al3C4、Al4C3[18])Ti-C(Ti3C、T....

圖1.3 Ti-Al-C晶體結構:(a)Ti2AlC(b)Ti3AlC2(c)Ti5Al2C3

在2012年,Lane等人[35]發(fā)表了他們對于MAX相的新發(fā)現(xiàn),即通過Ti2AlC拓撲轉化生成一種新的類MAX相Ti5Al2C3。在此文章中,他們將細度為325目的Ti2AlC粉末在退火冷壓條件下,在1500℃氬氣氛圍中中加熱8小時,所得部分燒結樣品中質(zhì)量分數(shù)為43(±2)t%....

圖1.4技術路線圖

基于以上分析,提出本文的技術路線,如圖1.4所示。本文采用計算機模擬的方法來構建計算相關性質(zhì),所用的計算機軟件是MaterialsStudio7.0中的CASTEP模塊,用到的方法是第一性原理方法。本章主要有兩個方面的內(nèi)容,首先簡要介紹一下計算材料學以及第一性原理,其次是對計....

圖3.1 Ti2AC晶體結構:(a)Ti2Al C(b)Ti2Si C

Ti2AlC與Ti2SiC均屬于六方結構,其空間群為P63/mmc(No.194),每一個晶胞中含有2個分子,其中Ti原子占據(jù)4f(1/3,1/3,z)Wyckoff位置(z為結構參數(shù)),A(A=Al,Si)原子處于2d(1/3,2/3,3/4)位置,C原子處于2a(0,0,....

本文編號：4028689