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三元硼化物硬质覆层材料是一种综合性能良好的涂覆层材料,被广泛应用于机械、汽车、核工业、航空航天、矿山等领域。由于界面两侧材料性能失配,对界面结合强度有很大影响,从而影响其使用寿命。本文基于第一性原理方法,采用模拟软件Materials Studio对三元硼化物硬质覆层材料(α-Fe/Mo2FeB2)内界面性能进行模拟研究,揭示影响其材料性能的内在微观作用机理,对三元硼化物硬质覆层材料零件的优化设计具有重要意义。首先,进行了最稳定的α-Fe(001)/Mo2FeB2(001)界面性能研究。建立了含有不同原子层数的表面模型,分别对其模型的原子层数进行收敛测试,确定了最为合适的几何表面模型。基于该表面模型,考虑到原子堆垛方式对界面的影响,建立了四种不同原子堆垛方式的α-Fe(001)/Mo2FeB2(001)界面模型。分别计算了这四种界面模型的界面粘附功、界面结合能和断裂功。计算结果表明:Fe+hollow界面性能最稳定,Fe+B+top界面性能最不稳定,且四种堆垛模型的界面断裂容易发生基体相或硬质相,可知Fe+hollow的堆积更可能是持续的自然堆积方式。进一步分析了性能最稳定的Fe+hollow界面和最不稳定的Fe+B+top界面的电子结构,结果表明:Fe+B+top界面强度比Fe+hollow界面弱。其次,进行了最不稳定的α-Fe(001)/Mo2FeB2(100)界面性能研究。在该界面建立了两种不同的原子堆垛方式的α-Fe(001)/Mo2FeB2(100)界面模型,分别计算了这两种界面模型的界面粘附功、界面结合能和断裂功,结果表明:Fe+hollow界面性能更加稳定,Fe+top界面性能更不稳定,且两种堆垛模型的界面断裂最容易发生在硬质相。进一步探究了这两种界面的电子结构,结果表明:Fe+hollow界面强度比Fe+top界面高。最后,基于最不稳定的α-Fe (001)/Mo2FeB2(100)界面模型,构建了掺有不同原子X (X=C、Cr、Ni)的界面模型,研究了各个掺杂原子对界面性能的影响情况。研究表明,掺杂一个原子时,只有Cr原子取代覆层中的B原子能有效改善界面性能,而其他掺杂原子无法改善且降低了界面性能。但添加两个Ni时,却大大提高了界面的稳定性,即Ni的含量增多,有助于提高界面的稳定性。在掺杂单个原子X (X=C、Cr、Ni)的界面模型中,研究单个原子分别位于基体、覆层侧对界面性能的影响,结果表明:含有靠近覆层一侧C原子的界面模型缺陷形成能和粘附功均最小,说明该界面最容易形成且最不稳定。含有靠近覆层一侧Cr原子的界面模型缺陷形成能和粘附功均最大,说明该界面最不容易形成且最稳定。