原子与分子物理学报2024，Vol.41Issue(2) ：175-180.DOI:10.19855/j.1000-0364.2024.026008

Nb掺杂对Mo2 FeB2弹性、硬度和 电子结构影响的第一性原理计算

Effect of Nb doping on the elastic properties,hardness and electronic structure of Mo2FeB2 from first-principles calculations

王延广 王军凯 黄珍霞 戚海新 柯德庆
原子与分子物理学报2024，Vol.41Issue(2) ：175-180.DOI:10.19855/j.1000-0364.2024.026008
✕
  • 万方数据

Nb掺杂对Mo2 FeB2弹性、硬度和 电子结构影响的第一性原理计算

Effect of Nb doping on the elastic properties,hardness and electronic structure of Mo2FeB2 from first-principles calculations

王延广 1王军凯 1黄珍霞 2戚海新 1柯德庆3
扫码查看

作者信息

  • 1. 河南理工大学 材料科学与工程学院,焦作 454003
  • 2. 河南理工大学 化学化工学院,焦作 454003
  • 3. 武汉科技大学 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,武汉 430081
  • 折叠

摘要

Mo2FeB2具有耐高温、耐磨、高强度,是一种良好的硼基金属陶瓷材料,在模具领域有很广阔的应用前景.本文采用第一性原理计算的方法,研究了 Nb元素掺杂Mo2FeB2合金的结构稳定性、弹性、硬度和电子结构.结合能和生成焓的计算结果表明,Nb在Mo2FeB2中更容易占据Fe位置,并且在Fe位掺Nb的Mo2FeB2比在Mo位处掺Nb具有更好的力学性能.此外,计算结果还表明,Nb掺杂可以提高Mo2FeB2的剪切模量、杨氏模量、体积模量和硬度,但塑性略有下降,合适的掺杂浓度应为2.5 at.％.电子结构计算结果表明,Nb掺杂Mo2FeB2力学性能的提高可归因于Nb-B共价键的形成.

Abstract

Mo2FeB2 is a good boron based cermet material with high temperature resistance,wear resistance and high strength.It has broad application in the field of mould.The structural stability,elastic properties,hardness and electronic structure of Mo2FeB2 with Nb alloying were investigated by using first-principles calculations.The calculated cohesive energy and formation enthalpy showed that Nb prefers to occupy the Fe site of Mo2FeB2,and the Nb at Fe site of Mo2FeB2 possesses better mechanical properties compared with that at Mo site.Moreo-ver,the calculated results showed that Nb doping could increase the shear modulus,Young's modulus,bulk modulus and hardness,but slightly decrease the ductility.The suitable doping concentration should be 2.5 at.％.The calculated electronic structure indicated that the increase of mechanical properties is attributed to the formation of Nb-B covalent bonds.

关键词

Nb掺杂/Mo2FeB2/力学性能/电子结构/第一性原理计算

Key words

Nb doping/Mo2FeB2/Mechanical properties/Electronic structure/First-principles calculations

引用本文复制引用

基金项目

国家自然科学基金(52102017)

河南省省级科技研发计划联合基金(222301420038)

河南省博士后项目启动基金(2020SZZ02)

河南省高校基本科研业务费专项资金资助(NSFRF220410)

河南省高校基本科研业务费专项资金资助(NSFRF220419)

河南理工大学博士基金(B2019-40)

出版年

2024
原子与分子物理学报
四川大学,四川省物理学会,中国物理学会原子与分子物理专业委员会

原子与分子物理学报

北大核心
影响因子：0.296
ISSN：1000-0364
参考文献量1
段落导航相关论文