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高压下的光电物性调控与原位表征专题编者按
1
作者 刘冰冰 吕旭杰 李全军 《物理学报》 北大核心 2026年第3期1-1,共1页
在现代科技领域,光电物性的调控与精确表征至关重要.高压作为一种有效的外场调控手段,能够显著调节材料的晶体结构和电子特性,进而改变其光电等物性.近年来,随着金刚石对顶砧(DAC)技术的持续成熟以及多尺度原位表征手段的快速发展,围绕... 在现代科技领域,光电物性的调控与精确表征至关重要.高压作为一种有效的外场调控手段,能够显著调节材料的晶体结构和电子特性,进而改变其光电等物性.近年来,随着金刚石对顶砧(DAC)技术的持续成熟以及多尺度原位表征手段的快速发展,围绕高压条件下光电材料结构-性能关联的研究不断深化。 展开更多
关键词 晶体结构 金刚石对顶砧 光电物性 电子特性 高压调控
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SiC_(p)/Cu基复合材料性能提升与界面调控优化的研究进展
2
作者 张云龙 王俊青 +5 位作者 张唯一 王伟娥 任晓雪 李成海 翟梓棫 刘德宝 《聊城大学学报(自然科学版)》 2026年第1期75-83,共9页
随着高端制造、电子封装与热管理等领域对材料综合性能的持续提升要求,传统铜及其合金材料在强度、耐磨性与导电导热性能方面逐渐显现出瓶颈。碳化硅颗粒增强铜基复合材料(SiC_(p)/Cu)因其优异的力学、电学与热物理性能,受到广泛关注。... 随着高端制造、电子封装与热管理等领域对材料综合性能的持续提升要求,传统铜及其合金材料在强度、耐磨性与导电导热性能方面逐渐显现出瓶颈。碳化硅颗粒增强铜基复合材料(SiC_(p)/Cu)因其优异的力学、电学与热物理性能,受到广泛关注。围绕SiC颗粒粒径、含量及分布等组成设计参数的优化,系统综述了SiC_(p)/Cu基复合材料在耐磨、导电、导热和耐蚀等方面的性能提升机制,探讨了Cu基体微合金化与SiC颗粒表面修饰的界面调控策略以及多相协同增强的设计理念,将为高性能SiC_(p)/Cu基复合材料的设计开发提供参考依据。 展开更多
关键词 SiC_(p)/Cu基复合材料 界面调控 性能提升机制 材料设计优化
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卤化物钙钛矿去质子化效应的第一性原理研究
3
作者 吴燕 南广军 《浙江师范大学学报(自然科学版)》 2026年第1期55-62,共8页
为了研究卤化物钙钛矿材料的去质子化效应,以甲铵碘基钙钛矿的超胞结构为对象,设置不同H空位缺陷,利用第一性原理计算和从头算分子动力学模拟探究其去质子化效应.结果表明:去质子化产生的缺陷结构对材料结构稳定性、态密度和激发电荷分... 为了研究卤化物钙钛矿材料的去质子化效应,以甲铵碘基钙钛矿的超胞结构为对象,设置不同H空位缺陷,利用第一性原理计算和从头算分子动力学模拟探究其去质子化效应.结果表明:去质子化产生的缺陷结构对材料结构稳定性、态密度和激发电荷分布有显著影响,会破坏结构稳定性,影响光电性能.分子动力学模拟显示,去质子化的结构会引发结构中其他MA(MA=CH_(3)NH_(3)^(+))去质子化,降低热稳定性;用FA(FA=CH(NH_(2))_(2)^(+))替换MA后,发现由于FA共轭体系大,能抑制去质子化,提升动力学稳定性.该研究揭示了去质子化效应的微观机制,为开发高稳定性卤化物钙钛矿材料及相关光电器件提供理论指导. 展开更多
关键词 卤化物钙钛矿 去质子化效应 第一性原理计算 分子动力学模拟 材料稳定性
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钛酸铋钠高压下结构演化与相变行为
4
作者 王润基 房雷鸣 +8 位作者 何瑞琦 冷浩杰 刘勇波 陈喜平 谢雷 冯秋 孙安苇 熊政伟 高志鹏 《物理学报》 北大核心 2026年第1期428-435,共8页
弛豫铁电体钛酸铋钠(Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3), NBT)具有优异的铁电性能,被广泛认为是极具应用前景的无铅铁电材料.深入阐明其在高压下的结构演化规律与相变机理,对于推动这类环境友好型铁电材料的应用至关重要.本研究结合原位高压中子... 弛豫铁电体钛酸铋钠(Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3), NBT)具有优异的铁电性能,被广泛认为是极具应用前景的无铅铁电材料.深入阐明其在高压下的结构演化规律与相变机理,对于推动这类环境友好型铁电材料的应用至关重要.本研究结合原位高压中子衍射实验与第一性原理计算,研究了NBT在高压下的结构演化规律.高压中子衍射实验结果表明, NBT的常压相R3c相和高压相Pnma相的共存压力区间为1.1—4.6 GPa,其体积模量分别为89.3 GPa和108.6 GPa.通过分析压力诱导的微观结构演变,本研究阐明了NBT高压相与常压相在微观结构特征上的差异及对体积模量的影响,建立了高压下NBT的微观结构响应与宏观物理性能的内在联系.获得的相关结论为无铅压电材料的高压性能调控提供了重要的实验依据与参考. 展开更多
关键词 钛酸铋钠 高压中子衍射 第一性原理计算 相变
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富Mn的Ni-Mn-Ga合金磁性和磁热效应的数值模拟
5
作者 汪波 张玉芬 +2 位作者 邵辉 张泽宇 胡勇 《物理学报》 北大核心 2026年第1期348-361,共14页
本文基于磁热效应的绿色磁制冷技术,并以Ni-Mn-Ga Heusler合金为对象,系统地探索其作为磁制冷工质的潜力.为阐明富Mn成分对合金磁性与磁热性能的调控机制,采用第一性原理计算与蒙特卡罗模拟相结合的多尺度方法,重点分析Mn原子分别占据Ni... 本文基于磁热效应的绿色磁制冷技术,并以Ni-Mn-Ga Heusler合金为对象,系统地探索其作为磁制冷工质的潜力.为阐明富Mn成分对合金磁性与磁热性能的调控机制,采用第一性原理计算与蒙特卡罗模拟相结合的多尺度方法,重点分析Mn原子分别占据Ni与Ga位时,对合金微观结构、原子磁矩、交换作用及宏观磁热行为的影响.结果表明, Mn占位方式对磁性能具有关键调控作用:Mn占据Ni位会降低总磁矩与居里温度,并减小磁熵变;而Mn占据Ga位则显著提升总磁矩与磁熵变,其中Ni_(8)Mn_(7)Ga_(1)合金在2 T磁场下的最大磁熵变高达2.32 J·kg^(-1)·K^(-1),远高于化学计量比Ni_(8)Mn_(4)Ga_(4)合金.态密度与交换作用分析进一步表明, Mn含量变化可调控其在费米能级附近的电子结构,优化轨道杂化与铁磁交换作用,影响磁相变行为.临界指数分析显示合金中磁相互作用具有长程特性,并随成分变化趋近于平均场行为.本工作从微观层面建立了“成分-结构-磁性-磁热性能”之间的构效关系,为设计高性能、低滞后磁制冷材料提供了理论依据. 展开更多
关键词 NI-MN-GA合金 磁热效应 二级磁相变 蒙特卡罗模拟
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反铁磁Fe_(3)BO_(6)中自发交换偏置效应调控研究
6
作者 王立峰 何璐 +7 位作者 梁又元 孙佳伟 蔡玲 李世琦 何雄 许云丽 夏正才 潘礼庆 《材料导报》 北大核心 2026年第3期47-51,共5页
交换偏置场的连续可调性对于交换偏置效应的广泛应用至关重要。本工作在Fe_(3)BO_(6)多晶样品中发现了显著的自发交换偏置(SEB)效应,并通过控制退火温度对其进行了连续调控。自发交换偏置场H_(SEB)对退火温度表现出明显的双相响应,即随... 交换偏置场的连续可调性对于交换偏置效应的广泛应用至关重要。本工作在Fe_(3)BO_(6)多晶样品中发现了显著的自发交换偏置(SEB)效应,并通过控制退火温度对其进行了连续调控。自发交换偏置场H_(SEB)对退火温度表现出明显的双相响应,即随着退火温度的升高,H_(SEB)先升高后降低。在1 023 K退火温度下,H_(SEB)的最大值达到约4.024×10^(6)/(4π) A/m。分析认为,H_(SEB)的退火温度依赖特性源于Fe_(3)BO_(6)表面态弱铁磁性和Fe_(3)BO_(6)体态反铁磁性之间交换耦合强度的调控。本研究成果有助于将基于SEB效应的器件性能调控至预期值。 展开更多
关键词 反铁磁材料 Fe_(3)BO_(6) 自发交换偏置效应 交换耦合 表面态
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玻色-爱因斯坦凝聚体在莫尔晶格势中的带隙孤子
7
作者 涂朴 赵茜 +5 位作者 席保龙 邵凯花 席忠红 苟金明 王永智 石玉仁 《物理学报》 北大核心 2026年第3期233-242,共10页
探讨了莫尔晶格扭转角对玻色-爱因斯坦凝聚体中带隙孤子的调控作用.结果表明,扭转角度明显影响莫尔晶格的周期和系统的线性能带结构,对带隙孤子的结构及稳定性有着重要影响.在半无限带隙(吸引作用主导),势阱深度越深,孤子密度越大.而在... 探讨了莫尔晶格扭转角对玻色-爱因斯坦凝聚体中带隙孤子的调控作用.结果表明,扭转角度明显影响莫尔晶格的周期和系统的线性能带结构,对带隙孤子的结构及稳定性有着重要影响.在半无限带隙(吸引作用主导),势阱深度越深,孤子密度越大.而在第一带隙(排斥作用主导),孤子密度随势阱深度呈现相反变化规律.线性稳定性分析和非线性动力学演化表明,第一带隙内找到的孤子普遍稳定.而在半无限带隙中,孤子稳定性与其类型及空间构型密切相关:单峰孤子、峰间距大的多峰孤子及峰间距近的异相孤子较为稳定,而同相多峰孤子则易失稳.研究同时发现,越靠近能带边缘,孤子的稳定性越好.该研究为调控莫尔超晶格中的非线性孤子提供了理论依据. 展开更多
关键词 莫尔晶格 玻色-爱因斯坦凝聚 带隙孤子 扭转角
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拓扑材料的超快光谱研究
8
作者 刘豪 孟建桥 《物理学报》 北大核心 2026年第4期1-20,共20页
拓扑材料因其受对称性保护的狄拉克或外尔能带结构,在量子输运、自旋电子学及非线性光学等领域具有重要应用潜力.超快泵浦-探测光谱技术可在飞秒至纳秒时间尺度内直接探测光激发载流子的非平衡动力学过程,从而揭示电荷、自旋与晶格等自... 拓扑材料因其受对称性保护的狄拉克或外尔能带结构,在量子输运、自旋电子学及非线性光学等领域具有重要应用潜力.超快泵浦-探测光谱技术可在飞秒至纳秒时间尺度内直接探测光激发载流子的非平衡动力学过程,从而揭示电荷、自旋与晶格等自由度之间的耦合机制.本文系统综述了该技术在拓扑绝缘体、拓扑半金属及磁性拓扑材料中的研究进展,重点讨论了表面态-体态相互作用、自旋极化动力学、相干声子与磁振子激发以及光诱导拓扑相变的电子机制、晶格机制和磁序相关机制.最后,展望了多维谱学联合测量与理论模拟相结合在超快调控拓扑物态领域的应用前景.本文旨在为拓扑材料非平衡物理研究及其在光电、自旋器件中的应用提供参考. 展开更多
关键词 超快光谱 拓扑材料 相干声子 电荷动力学 光诱导相变
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官能团层间掺杂对双层石墨烯界面结构及其电子态调控
9
作者 苗亚萍 肖淑莉 +1 位作者 吴帆 樊威 《物理学报》 北大核心 2026年第4期325-333,共9页
双层石墨烯(BLG)的层自由度为调控其性质提供了新的维度,对其层间进行掺杂修饰,是调控其层间耦合作用及电子结构的有效手段.本文基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统地探究了官能团—OH,—CO,—CHO及—COOH插入BLG层间后,对BLG... 双层石墨烯(BLG)的层自由度为调控其性质提供了新的维度,对其层间进行掺杂修饰,是调控其层间耦合作用及电子结构的有效手段.本文基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统地探究了官能团—OH,—CO,—CHO及—COOH插入BLG层间后,对BLG结构稳定性与电子特性的调控规律及作用机制.计算分析表明,—OH和—CHO在层间插入BLG更稳定,界面结合能更低,—CO和—COOH插入后则使BLG的稳定性变差.BLG的费米能级因官能团插入发生不同程度偏移,当—OH或—COOH插入后,费米能级向低能级移动,电子占据的最高能级降低;当—CO或—CHO插入后,费米能级向高能级移动,更多电子被激发至较高能级,使电子填充到更高能级.官能团使BLG的能带结构显著变化,原有的抛物线型能带形态受干扰,能带分布更趋复杂,线条的走向与交叉特征改变.分态密度和电荷密度差分计算结果显示,官能团与BLG之间存在轨道杂化及电荷转移,四种官能团均与BLG的碳原子形成共价键,表现为化学吸附特征,且不同官能团的电荷转移程度和对电荷密度的扰动存在显著差异.研究成果将为BLG基电子器件的设计与开发提供一定的理论支撑. 展开更多
关键词 第一性原理计算 双层石墨烯 官能团 电子结构 电荷转移
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硅基微腔的制备及其近红外发光性能研究
10
作者 周晓雨 耿智蔷 +1 位作者 彭鸿雁 赵世华 《化工新型材料》 北大核心 2026年第1期90-94,共5页
为研究硅基材料的近红外发光特性,采用脉冲激光刻蚀技术,在一定的激光参数下(激光能量250mJ、重复频率1Hz、脉冲宽度30ns、光斑直径150μm)对单晶硅进行激光刻蚀,得到硅基微腔样品。通过扫描电子显微镜观察发现硅基微腔边缘有群簇结构... 为研究硅基材料的近红外发光特性,采用脉冲激光刻蚀技术,在一定的激光参数下(激光能量250mJ、重复频率1Hz、脉冲宽度30ns、光斑直径150μm)对单晶硅进行激光刻蚀,得到硅基微腔样品。通过扫描电子显微镜观察发现硅基微腔边缘有群簇结构产生。拉曼光谱分析表明,硅基微腔样品在694nm附近出现特征发光峰,该发光峰是由于硅基微腔边缘群簇结构中横向光学声子振动的特征发光。退火处理后的硅基微腔样品发光峰出现红移现象,发光峰从可见光波段的694nm逐渐红移到近红外光波段的878nm。利用脉冲激光沉积法对硅基微腔样品进行沉积,将激光聚焦到Si靶表面,使其溅射出等离子体,等离子体沉积到微腔样品上,得到镀膜硅基微腔样品。镀膜硅基微腔样品在900nm处出现近红外发光峰,该近红外光波段的发光峰可能是由于硅沉积到群簇中形成Si—Si键产生的。经1000℃退火后,样品在940nm处出现Si—Si键的近红外发光峰,较未退火样品出现红移现象,这种红移现象可能是由于高温退火促使微腔群簇晶化导致的。 展开更多
关键词 硅基微腔 激光刻蚀 脉冲激光沉积 拉曼光谱 近红外发光
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稀土-过渡金属亚铁磁材料中的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用与自旋电子学应用
11
作者 张钰 孟庚辰 +2 位作者 赵治源 雷娜 魏大海 《物理学报》 北大核心 2026年第1期112-132,共21页
Dzyaloshinskii-Moriya相互作用(DMI)是一种源于自旋轨道耦合与结构反演对称破缺的非对称交换作用,是诱导非共线磁序与手性磁结构的关键机制之一.稀土-过渡金属亚铁磁材料兼具稀土元素的强自旋轨道耦合与过渡金属的强磁交换作用,表现出... Dzyaloshinskii-Moriya相互作用(DMI)是一种源于自旋轨道耦合与结构反演对称破缺的非对称交换作用,是诱导非共线磁序与手性磁结构的关键机制之一.稀土-过渡金属亚铁磁材料兼具稀土元素的强自旋轨道耦合与过渡金属的强磁交换作用,表现出超快磁化动力学、高度可调的磁结构以及丰富的自旋输运行为,为研究与调控DMI提供了理想的材料平台,在未来高密度磁存储与自旋电子学器件中展现出重要应用潜力.本文系统阐述了DMI的微观物理起源,概述了稀土-过渡金属亚铁磁材料的基本特性,并深入探讨了DMI与亚铁磁序之间的耦合机制,介绍了基于稀土-过渡金属亚铁磁材料DMI的斯格明子磁性隧道结和类脑神经计算等自旋电子学器件,为发展面向未来的先进自旋电子技术提供了理论依据与技术指引. 展开更多
关键词 稀土-过渡金属材料 亚铁磁性 Dzyaloshinskii-Moriya相互作用 自旋电子学
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Janus MoSSe/g-C_(3)N_(4)异质结的电子性质及其双轴应变调控
12
作者 胡栋 李孝宝 王美芹 《物理学报》 北大核心 2026年第1期331-339,共9页
构建范德瓦耳斯异质结是丰富二维材料物性并增强其光电等性能的有效策略.本文基于第一性原理模拟,系统地研究了两种不同界面结构的Janus MoSSe/g-C_(3)N_(4)异质结(即SMoSe/g-C_(3)N_(4)和SeMoS/g-C_(3)N_(4))的电子性质及其双轴应变调... 构建范德瓦耳斯异质结是丰富二维材料物性并增强其光电等性能的有效策略.本文基于第一性原理模拟,系统地研究了两种不同界面结构的Janus MoSSe/g-C_(3)N_(4)异质结(即SMoSe/g-C_(3)N_(4)和SeMoS/g-C_(3)N_(4))的电子性质及其双轴应变调控规律.结果表明,针对SMoSe/g-C_(3)N_(4)异质结构, MoSSe本征偶极场与界面电场方向一致,相互叠加形成由g-C_(3)N_(4)指向MoSSe的增强电场,体系呈现I型能带排列特征;而在SeMoS/g-C_(3)N_(4)异质结构中,两者方向相反,部分相互抵消后形成由MoSSe指向g-C_(3)N_(4)的净电场,呈现II型能带排列特征,可促进载流子的分离从而有效提升其光催化分解水活性.进一步研究发现,施加双轴应变可有效地调节两种异质结构的电子能带,尤其在SeMoS/g-C_(3)N_(4)中可实现I型与II型能带结构的可逆转变.本研究为Janus MoSSe/g-C_(3)N_(4)异质结在光催化与光电器件领域的应用提供了理论依据. 展开更多
关键词 异质结 电子结构 应变调控 第一性原理模拟
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通过界面功函数工程增强Al_(2)Te_(3)/In_(2)Se_(3)铁电隧道结中的隧穿电阻效应
13
作者 和志坚 欧云 +1 位作者 邹代峰 刘运牙 《物理学报》 北大核心 2026年第2期322-330,共9页
实现对量子隧穿电阻的精确调控是铁电隧道结技术迈向应用的核心瓶颈.本研究提出了一种基于界面功函数工程的策略,其核心在于利用铁电极化翻转,主动调控异质结界面的能带对齐,从而在势垒层中诱导出可逆的金属-绝缘体相变,实现对隧穿电阻... 实现对量子隧穿电阻的精确调控是铁电隧道结技术迈向应用的核心瓶颈.本研究提出了一种基于界面功函数工程的策略,其核心在于利用铁电极化翻转,主动调控异质结界面的能带对齐,从而在势垒层中诱导出可逆的金属-绝缘体相变,实现对隧穿电阻的调控.以Al_(2)Te_(3)/In_(2)Se_(3)范德瓦耳斯异质结为研究对象,通过第一性原理计算证明,对界面功函数的策略性调控可在势垒层中诱导出可逆的金属-绝缘体转变,从而显著地改变其隧穿电阻.非平衡输运模拟进一步显示,该结构实现了高达2.69×10^(5)%的隧穿电阻比值.研究结果不仅凸显了Al_(2)Te_(3)/In_(2)Se_(3)作为高性能铁电隧道结的潜力,也为在低维铁电存储器件中设计超高隧穿电阻效应确定了一种普适的设计策略.这项工作为开发多状态非易失性存储器提供了新的思路. 展开更多
关键词 二维铁电异质结 能带调控 极化 第一性原理
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手性邻碳硼烷衍生物的光学性质研究
14
作者 姜泓 杨小伟 +1 位作者 韩萍萍 周思 《四川大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期127-138,共12页
结合密度泛函理论计算和分子动力学计算,将常见的手性配体半胱氨酸(Cysteine,简称Cys)引入到现有的发光邻碳硼烷衍生物中,构建了一种具有高g因子、高吸收振子强度的手性发光邻碳硼烷衍生物——半胱氨酸‐双苯并[b]噻吩稠合邻碳硼烷(Cyst... 结合密度泛函理论计算和分子动力学计算,将常见的手性配体半胱氨酸(Cysteine,简称Cys)引入到现有的发光邻碳硼烷衍生物中,构建了一种具有高g因子、高吸收振子强度的手性发光邻碳硼烷衍生物——半胱氨酸‐双苯并[b]噻吩稠合邻碳硼烷(Cysteine-b(i benzo[b]thiophene)‐fused o‐carborane,简称CFOC);分析了结合模式对体系电子结构的影响;以比例最高的12(‐S*)半胱氨酸‐双苯并[b]噻吩稠合邻碳硼烷(12‐Cysteine(S*)-b(i benzo[b]thiophene)-fused o-carborane,简称12-C(S*)FOC)为例,分析了圆二色性(Circular Dichroism,CD)信号强度、吸收振子强度和激子性质之间的关系;分析了不同构型的激子寿命;分析了光谱随温度的变化。结果表明,Cys配体与荧光团之间的电荷转移(Charge-Transfer,CT)激发是强CD信号的来源,但当荧光团电子参与CT激发过多时,吸收振子强度便会显著下降。CFOC光吸收过程的激子态g因子达10⁻³数量级。CFOC的激子寿命约为35 ns,少数构型达到0.5μs量级。CFOC在低温环境下的手性活性更佳,光谱形态随之发生变化。这些见解为实验上合成新型手性发光邻碳硼烷衍生物提供了有价值的预测和思路,具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 手性配体 邻碳硼烷 圆二色性 G因子
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复杂应力状态下单硼化铬的力学响应及微结构演化的第一性原理研究
15
作者 沈绪 付涛 +3 位作者 王世怡 胡浩 翁莎缘 彭向和 《物理学报》 北大核心 2026年第3期335-345,共11页
随着高端制造、航空航天与核能等领域对在极端服役环境下的材料需求的不断提升,开发兼具高强度、高硬度和热稳定性的材料具有重要意义.单硼化铬因其独特晶体结构和优异力学性能而备受关注,但其在复杂应力条件下的变形与失效机制尚不清晰... 随着高端制造、航空航天与核能等领域对在极端服役环境下的材料需求的不断提升,开发兼具高强度、高硬度和热稳定性的材料具有重要意义.单硼化铬因其独特晶体结构和优异力学性能而备受关注,但其在复杂应力条件下的变形与失效机制尚不清晰.本文基于第一性原理计算研究了单硼化铬在单轴拉伸、纯剪切及法向应力耦合剪切下的力学响应及微观结构演化.结果表明,该材料具有显著的拉伸各向异性:拉伸强度在[100]方向最高(69.92 GPa),[010]方向最低(44.69 GPa).最低的纯剪切强度(35.68 GPa)出现在(010)[100]方向.进一步分析表明,法向应力对剪切强度的作用呈非单调特征:在低压下随压力升高而增强,在高压下则出现软化.不同晶向对法向压力的敏感性差异显著,且各向异性随压力的增加而加剧.研究揭示了单硼化铬在多轴应力下的失效机制,可为其在极端环境中的应用提供理论支撑与设计参考. 展开更多
关键词 第一性原理计算 单硼化铬 强度与失效 变形机理
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