Сравнительный анализ модуля Юнга нанотвёрдости в вискерах диборидов переходных металлов

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, пол...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Видавець:	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
Дата:	2016
Автор:	Сичкар, С.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2016
Назва видання:	Металлофизика и новейшие технологии
Теми:	Строение и свойства наноразмерных и мезоскопических материалов
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/112638
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Цитувати:	Сравнительный анализ модуля Юнга нанотвёрдости в вискерах диборидов переходных металлов / С.М. Сичкар // Металлофизика и новейшие технологии. — 2016. — Т. 38, № 11. — С. 1447-1461. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Репозиторії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-112638
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1126382017-01-25T03:02:51Z Сравнительный анализ модуля Юнга нанотвёрдости в вискерах диборидов переходных металлов Сичкар, С.М. Строение и свойства наноразмерных и мезоскопических материалов 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 ScB₂. Такое же скольжение затруднено в остальных трёх диборидах (Zr, Ti, Hf) именно из-за сильной направленной ковалентной связи между атомами бора и атомами металлов. 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 ScB₂. 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. Electronic structures and phonon spectra for metal (Hf, Sc, Zr, Ti) diborides are calculated based on the first principles. As shown, the ‘bulk’ calculations for ‘thick’ whiskers (of 10—20 μm) can be used to explain the experimental results for nanohardness and elastic modulus obtained by means of the nanoindentation experiments. In particular, a theoretical explanation of the low hardness of scandium diboride (H = 19 GPa) at a relatively high Young’s modulus of elasticity (E = 440 GPa) is obtained. Due to the nature of the electron density distribution, the bonding between the boron atoms and the scandium atom has predominantly ionic character. This enables the runoff of plastic deformation (by means of the accumulation of dislocations) according to the ‘slip’ mechanism between the weakly interacting planes of boron atoms and scandium atoms (which alternate in the crystal). This is the essence of the explanation for the low hardness of ScB₂. The same slipping will be difficult in other three diborides (of Zr, Ti, Hf) because of the strong covalent interaction between the boron and metal atoms. 2016 Article Сравнительный анализ модуля Юнга нанотвёрдости в вискерах диборидов переходных металлов / С.М. Сичкар // Металлофизика и новейшие технологии. — 2016. — Т. 38, № 11. — С. 1447-1461. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 1024-1809 DOI: 10.15407/mfint.38.11.1447 PACS: 62.20.de, 62.20.Qp, 63.20.dk, 68.70.+w, 71.15.Mb, 71.20.Be, 81.05.Je http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/112638 ru Металлофизика и новейшие технологии Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Строение и свойства наноразмерных и мезоскопических материалов Строение и свойства наноразмерных и мезоскопических материалов
spellingShingle	Строение и свойства наноразмерных и мезоскопических материалов Строение и свойства наноразмерных и мезоскопических материалов Сичкар, С.М. Сравнительный анализ модуля Юнга нанотвёрдости в вискерах диборидов переходных металлов Металлофизика и новейшие технологии
description	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 ScB₂. Такое же скольжение затруднено в остальных трёх диборидах (Zr, Ti, Hf) именно из-за сильной направленной ковалентной связи между атомами бора и атомами металлов.
format	Article
author	Сичкар, С.М.
author_facet	Сичкар, С.М.
author_sort	Сичкар, С.М.
title	Сравнительный анализ модуля Юнга нанотвёрдости в вискерах диборидов переходных металлов
title_short	Сравнительный анализ модуля Юнга нанотвёрдости в вискерах диборидов переходных металлов
title_full	Сравнительный анализ модуля Юнга нанотвёрдости в вискерах диборидов переходных металлов
title_fullStr	Сравнительный анализ модуля Юнга нанотвёрдости в вискерах диборидов переходных металлов
title_full_unstemmed	Сравнительный анализ модуля Юнга нанотвёрдости в вискерах диборидов переходных металлов
title_sort	сравнительный анализ модуля юнга нанотвёрдости в вискерах диборидов переходных металлов
publisher	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
publishDate	2016
topic_facet	Строение и свойства наноразмерных и мезоскопических материалов
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/112638
citation_txt	Сравнительный анализ модуля Юнга нанотвёрдости в вискерах диборидов переходных металлов / С.М. Сичкар // Металлофизика и новейшие технологии. — 2016. — Т. 38, № 11. — С. 1447-1461. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
series	Металлофизика и новейшие технологии
work_keys_str_mv	AT sičkarsm sravnitelʹnyjanalizmodulâûngananotvërdostivviskerahdiboridovperehodnyhmetallov
first_indexed	2024-03-30T09:23:19Z
last_indexed	2024-03-30T09:23:19Z
_version_	1796149907973734400

Сравнительный анализ модуля Юнга нанотвёрдости в вискерах диборидов переходных металлов

Репозиторії

Схожі ресурси