CrB-,4-，Tc及其氮化物TcN-,x-(x=1-4)和C-,20-，C-,12-B-,8-，C-,12-N-,8-彈性和電子性質的第一性原理計算研究.pdf

1、由于超硬材料在機械工業(yè)方面的廣泛應用，如切割、拋光、涂層和磨料磨具等，使其在基礎研究和技術研究方面均具有重要的地位。試圖實驗合成和理論預測新型超難壓縮材料是當今材料科學的一大研究熱點，其中硼、碳、氮化合物以及將輕元素B，C，N，O等摻入過渡金屬中形成相應的硼化物、碳化物、氮化物、氧化物等，因其可能形成有方向性的共價鍵，從而具有較高的彈性模量和并極大地提高它們的硬度，成為人們研究的兩個主要方面。
　　 近來人們在高溫高壓條件下成功

2、合成出了具有高體彈模量的5d過渡金屬氮化物和硼化物：PtN2、IrN2、OsN2、ReB2、OsB2；第一性原理成功用于過渡金屬化合物和B、C、N化合物的彈性性質計算，如PtN、TiO2、c-BN等；高和郭等人又提出了關于化合物硬度的半經(jīng)驗計算公式。使人們在探尋超硬材料道路上，積累了越來越豐富的實驗知識和理論依據(jù)。
　　 本文應用第一性原理方法對CrB4，過渡金屬Tc及其氮化物TcN，TcN2，TcN3，TcN4和C20，C12

3、B8，C12N8的彈性性質、電子結構和超硬機制進行了系統(tǒng)深入的研究，得到如下創(chuàng)新性結果：
　　 1.通過對正交CrB4的結構、彈性和電子性質的研究，發(fā)現(xiàn)其“籠狀”B-B共價結構對材料的彈性性質有重要影響；在過渡金屬化合物中第一次發(fā)現(xiàn)剪切模量大于體彈模量。
　　 2.首次發(fā)現(xiàn)氮化锝中氮的摻入量對材料的體彈模量、剪切模量、理論硬度的影響機制不同。
　　 3.揭示出在氮化锝中隨氮元素的摻入量的增加，材料的結構發(fā)生變化，

4、其層狀結構的出現(xiàn)對材料的性質有重大影響；材料的結構和性質有很大關系。
　　 4.在锝的氮化物中，發(fā)現(xiàn)其體彈模量與材料的晶體結構、平均每個原子上的電荷密度和材料的質量密度有關；化學鍵的共價性結構和氮元素的含量對理論計算硬度有正作用；而剪切模量的極大值則與其層狀結構及體系中一定量的方向基本一致的N-N鍵相關。
　　 5.在C20，C12B8，C12N8結構中首次討論了B，C，N的電負性和非成鍵軌道的飽和度分別對材料的彈性性質