Порівняльна аналіза модуля Юнґа і нанотвердости у ниткоподібних кристалів диборидів перехідних металів

С. М. Січкар

Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03680, МСП, Київ-142, Україна

Отримано: 28.07.2016. Завантажити: PDF

Розраховано з перших принципів електронні структури та фононні спектри для диборидів металів: Hf, Sc, Zr, Ti. Показано, що для «товстих» ниткоподібних кристалів (у 10—20 мкм) результати розрахунків можуть бути використані при поясненні експериментальних результатів стосовно нанотвердости та модулів пружности, одержаних методою наноіндентування. Зокрема, дано теоретичне пояснення низької твердости дибориду скандію (H = 19 ГПа) при відносно високому модулі пружности (Е = 440 ГПа). В силу специфіки розподілу його електронної густини зв’язок між атомами Бору і Скандію носить переважно йонний характер. Це уможливлює перебіг пластичної деформації (шляхом накопичення дислокацій) за типом «ковзання» між слабовзаємодійними площинами атомів Бору і атомів Скандію (вони чергуються в кристалі). В цьому і полягає пояснення низької твердости для ScB$_{2}$. Таке ж ковзання є ускладненим у інших трьох диборидах (Zr, Ti, Hf) через наявність сильного спрямованого ковалентного зв’язку між атомами Бору і атомами металів.

Ключові слова: ниткоподібні кристали (віскери), наноіндентування, модуль Юнґа, твердість, електронна структура, фононні спектри.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. S. M. Sichkar, J. Supercond. Nov. Magn., 28: 719 (2015). Crossref
  2. Н. Г. Якутович, Н. Н. Дорожкин, В. М. Анищик, ФТТ, 47, № 12: 1990 (2005).
  3. S. N. Dub, P. I. Loboda, Yu. I. Bogomol, G. N. Tolmacheva, and V. N. Tkach, Journal of Superhard Materials, 35: 234 (2013). Crossref
  4. S. Y. Savrasov and D. Y. Savrasov, Phys. Rev. B, 54: 16487 (1996). Crossref
  5. J. P. Perdew and Y. Wang, Phys. Rev. B, 45: 13244 (1992). Crossref
  6. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett., 77: 3865 (1996). Crossref
  7. P. E. Blöchl, O. Jepsen, and O. K. Andersen, Phys. Rev. B, 49: 16223 (1994). Crossref
  8. С. М. Січкар, Успехи физики металлов, 16, № 3: 229 (2015). Crossref
  9. P. Vajeeston, P. Ravindran, C. Ravi, and R. Asokamani, Phys Rev. B, 63: 045115 (2001). Crossref