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钢中多组分V_(1-x) Fe_(x)C碳化物结构和物性的第一性原理研究
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作者 张东 孙宜华 尹朝朝 《物理学报》 北大核心 2025年第21期231-242,共12页
钒碳化物通常作为金属材料的增强相,其弹性和延展-脆性特性对于力学性能至关重要.本研究基于特殊准随机结构(SQS)方法和第一性原理计算系统探讨了多组分V_(1-x) Fe_(x)C系碳化物的稳定性、电子结构、机械性能和热性质随元素Fe含量变化... 钒碳化物通常作为金属材料的增强相,其弹性和延展-脆性特性对于力学性能至关重要.本研究基于特殊准随机结构(SQS)方法和第一性原理计算系统探讨了多组分V_(1-x) Fe_(x)C系碳化物的稳定性、电子结构、机械性能和热性质随元素Fe含量变化的规律.研究结果表明,5种组分(V_(0.125)Fe_(0.875)C,V_(0.25)Fe_(0.75)C,V_(0.5)Fe_(0.5)C,V_(0.75)Fe_(0.25)C和V_(0.875)Fe_(0.125)C)随着元素Fe含量的减小稳定性提高,V_(1-x) Fe_(x)C系碳化物键合类型以共价键、金属键和离子键的混合特征为主.相较于V_(1-x) Fe_(x)C系其他碳化物,V_(0.875)Fe_(0.125)C由于具有高的共价键强度,因此表现出高的弹性模量和硬度,元素Fe的掺杂引入显著影响V_(1-x) Fe_(x)C碳化物的晶格振动模式和电子结构,V_(0.875)Fe_(0.125)C碳化物较高的德拜温度,同样印证了其高温下优异的机械强度.此外,热导率的计算不仅指导V_(1-x) Fe_(x)C系碳化物的实验选择,同时为开发高性能耐高温涂层提供重要的理论支持. 展开更多
关键词 钢 V_(1-x) fe_(x)c 碳化物 第一性原理计算 特殊准随机结构 物性参数
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Fe含量对Fe_(x)Si_(y)改性C/C-ZrC-SiC复合材料的显微结构和烧蚀性能的影响 被引量：2
2
作者 苗春茂 孙威 +2 位作者 熊翔 张红波 徐永龙 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期836-846,共11页
为了改善C/C-ZrC-SiC复合材料的烧蚀性能,采用反应熔渗法(RMI)在1850℃制得一种新型耗散防热Fe_(x)Si_(y)改性C/C-ZrC-SiC复合材料,并研究熔渗母料中Fe含量的变化对该复合材料显微结构和烧蚀性能的影响。结果表明:随着熔渗母料中Fe含量... 为了改善C/C-ZrC-SiC复合材料的烧蚀性能,采用反应熔渗法(RMI)在1850℃制得一种新型耗散防热Fe_(x)Si_(y)改性C/C-ZrC-SiC复合材料,并研究熔渗母料中Fe含量的变化对该复合材料显微结构和烧蚀性能的影响。结果表明:随着熔渗母料中Fe含量的升高,复合材料的密度呈现先降低后增加的趋势。当Fe含量超过6%(摩尔分数)时,沿垂直无纬布方向,复合材料中出现独立于SiC和ZrC之间的Fe_(x)Si_(y)C固溶相,其相含量随Fe含量的升高而增多;沿平行无纬布方向,复合材料中发现众多以灰色Fe_(x)Si_(y)C相间隔的“团粒型”排布的ZrC相,其粒径约为10μm。通过对不同Fe含量的Fe_(x)Si_(y)改性C/C-ZrC-SiC复合材料烧蚀性能进行表征,结果表明,当Fe含量为8.5%(摩尔分数)时,Fe_(x)Si_(y)改性C/C-ZrC-SiC复合材料的烧蚀性能最佳,质量烧蚀率和线烧蚀率分别为2.3×10^(−3) g/s和0.7×10^(−3) mm/s,相比纯C/C-ZrC-SiC复合材料分别降低3.6×10^(−3) g/s和3.61×10^(−3) mm/s。其优异的抗烧蚀性能主要得益于低熔Fe_(x)Si_(y)相的耗氧耗热和SiO2熔体补偿,促使样品表面形成一层致密、低氧透过率的富SiO2层,避免基体的进一步烧蚀。 展开更多
关键词 c/c-Zrc-Sic复合材料 反应熔渗法 fe_(x)Si_(y) 显微结构 烧蚀性能
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