凝聚态物理 > 材料科学
[提交于 2025年8月25日
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标题: 六边形层状碳化物和氮化物作为超高温度陶瓷的探索
标题: Exploration of Hexagonal, Layered Carbides and Nitrides as Ultra-High Temperature Ceramics
摘要: 层状六方晶体结构,如ζ相和η相,在超高温度陶瓷中起着重要作用,通常显著提高碳化物复合材料的韧性。 尽管它们很重要,关于其结构、稳定性和组成普遍性仍存在开放问题。 我们使用高通量密度泛函理论来表征层状碳化物和氮化物M$_{n+1}$X$_{n}$的热力学稳定性和弹性常数,其中$n$ = 1, 2, 和 3,$M$ = Ta, Ti, Hf, Zr, Nb, Mo, V, W, Sc, Cr, Mn,以及$X$ = C, N。研究的堆叠序列受到利用MXenes作为前驱体可能用途的启发,以实现相对低温加工高温陶瓷。 我们发现了67种新的六方层状材料,其热稳定性与之前观察到的ζ相相当或更好。 为了评估它们在高温应用中的潜力,我们使用机器学习和基于物理的模型,结合DFT输入来预测它们的熔点,并发现了几个与当前最先进的ζ类似相相当的候选材料,以及五个预测熔点高于2500 K的材料。这些发现扩展了高温应用的化学成分和结构范围。
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