첫 번째

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 10504(2023) 이 기사 인용

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고용체 형태의 다양한 금속 이붕화물의 혼합물은 하드 코팅 응용 분야에 유망한 재료입니다. 본 논문에서는 AlB\(_{2}\) 구조의 Sc\(_{1-x}\)Ta\(_{x}\)B\(_{2}의 혼합 열역학과 기계적 성질을 연구한다. \) 밀도 범함수 이론과 클러스터 확장 형식론을 기반으로 하는 제1원리 방법을 사용하는 고용체입니다. 우리의 열역학적 조사에 따르면 두 개의 이붕화물이 서로 쉽게 혼합되어 유사 이진 TaB\(_{2}\) \(-\)ScB\(_{2}\)에서 일련의 안정적인 고용체를 형성하는 것으로 나타났습니다. 절대 영도에서도 시스템이 작동합니다. 흥미롭게도 고용체의 경도와 탄성 계수는 ​​ScB\(_{2}\)와 TaB\(_{2}\) 사이에서 평가된 선형 Vegard의 법칙과 상당한 양의 편차를 나타냅니다. Sc\(_{1-x}\)Ta\(_{x}\)B\(_{2}\)의 경우 이러한 선형 추세로부터의 편차 정도는 25, 20, 전단 계수, 영률 및 경도는 각각 40%입니다. Sc\(_{1-x}\)Ta\(_{x}\)B\(_{2}\) 고용체의 구성 화합물에 비해 안정성 및 기계적 특성이 향상되는 것으로 나타났습니다. 이는 TaB\(_{2}\)와 ScB\(_{2}\)를 혼합할 때 유도되는 전자 밴드 충전 효과와 관련이 있습니다. 이러한 발견은 Sc\(_{1-x}\)Ta\(_{x}\)B\(_{2}\)의 안정성과 기계적 특성을 향상시키는 데 있어서 밴드 충전의 중요한 역할을 보여줄 뿐만 아니라, 또한 이는 하드 코팅 응용 분야를 위한 우수하고 광범위하게 조정 가능한 기계적 특성을 갖춘 안정적/준안정성 금속 이붕화물 기반 고용체를 설계할 수 있는 가능성을 잠재적으로 열어줄 수 있습니다.

M\(_{1-x}^{\prime }\)M\(_{x}^{\prime \prime }\)B\(_{2}\)의 화학식을 갖는 이중 금속 이붕화물, 여기서 M\(^{\prime }\) 및 M\(^{\prime \prime }\)은 두 개의 서로 다른 금속 원소(Mg, Al, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Ru, Os, Re 등)과 0\(\leqslant\) x \(\leqslant\) 1은 최근 절삭공구용 유망 하드코팅 소재로 관심이 높아지고 있습니다. , 높은 열적, 화학적 안정성과 우수한 기계적 특성 덕분에1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13. 최근 이론 및 실험적 측면에서 두 번째 금속 원소 M\(^{\prime \prime }\)를 이붕화물 화합물 M\(^{\prime }\)B\(_{에 첨가함으로써 밝혀졌습니다. 2}\), 생성된 이중 금속 이붕화물 M\(_{1-x}^{\prime }\)M\(_{x}^{\prime \prime }\)B\의 안정성과 특성 (_{2}\)는 크게 개선될 수 있으므로 구성 이붕화물 화합물인 M\(^{\prime }\)B\(_{2}\) 또는 M\(^{\)보다 우수해집니다. 소수 \소수 }\)B\(_{2}\)3,4,5,6,7,8,10,11,12,13. 예를 들어, TaB\(_{2}\)를 ZrB\(_{2}\)와 합금하여 Ta\(_{1-x}\)Zr\(_{x}\)B\의 박막을 형성합니다. (_{2}\)는 TaB\(_{2}\) 및 ZrB\(_{2}\) 필름에 비해 필름의 경도와 인성이 향상됩니다7,10,13. 또 다른 예는 ZrB\(_{2}\)(TiB\(_{2}\)) 필름에 Cr(Al) 원자를 도입하면 필름의 마모, 산화 및 내식성이 증가하고 기계적 특성이 향상된다는 것입니다. 결과적으로 Zr\(_{1-x}\)Cr\(_{x}\)B\(_{y}\) (Ti\(_{1-x}\)Al\( _{x}\)B\(_{y}\))는 필름의 구성 제어를 통해 개선되거나 조정될 수 있습니다6,8,11. M\(_{1-x}^{\prime }\)M\(_{x}^{\prime \prime }\)B\(_{2}\)의 안정성 및 기계적 특성 향상 M\(^{\prime }\)B\(_{2}\) 및 M\(^{\prime \prime }\)B\(_{2}\)에 대해 직접 관련이 있는 것으로 제안되었습니다. M\(^{\prime }\)B\(_{2}\) 및 M\(의 변화에 ​​의해 제어되는 재료의 결합 및 결합 방지 전자 상태를 채우는 원자가 전자 수의 변화. ^{\prime \prime }\)B\(_{2}\) 콘텐츠(최근 Sc\(_{1-x}\)V\(_{x}\)B\(_{2)에서 시연됨) }\) ScB\(_{2}\) 및 VB\(_{2}\)12에 비해 우수한 열역학적 안정성과 기계적 특성, 특히 경도를 나타냅니다.