Сравнительный анализ модуля Юнга нанотвёрдости в вискерах диборидов переходных металлов
С. М. Сичкар
Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03680, ГСП, Киев-142, Украина
Получена: 28.07.2016. Скачать: PDF
Рассчитаны из первых принципов электронные структуры и фононные спектры для диборидов металлов: Hf, Sc, Zr, Ti. Показано, что для «толстых» нитевидных кристаллов (10—20 мкм) данные расчётов могут быть использованы при объяснении экспериментальных результатов по нанотвёрдости и модулям упругости, полученных методом наноиндентирования. В частности, дано теоретическое объяснение низкой твёрдости диборида скандия (H = 19 ГПа) при относительно высоком модуле упругости (Е = 440 ГПа). В силу специфики распределения его электронной плотности связь между атомами бора и скандия носит преимущественно ионный характер. Это делает возможным протекание пластической деформации (путём накопления дислокаций) по типу «скольжения» между слабо взаимодействующими плоскостями атомов бора и атомов скандия (они чередуются в кристалле). В этом и состоит объяснение низкой твёрдости для ScB$_{2}$. Такое же скольжение затруднено в остальных трёх диборидах (Zr, Ti, Hf) именно из-за сильной направленной ковалентной связи между атомами бора и атомами металлов.
Ключевые слова: нитевидные кристаллы (вискеры), наноиндентирование, модуль Юнга, твёрдость, электронная структура, фононные спектры.
URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v38/i11/1447.html
PACS: 62.20.de, 62.20.Qp, 63.20.dk, 68.70.+w, 71.15.Mb, 71.20.Be, 81.05.Je