Lattice distortion and the influence on mechanical and thermodynamic properties of high entropy (HfZrTaNbTi)X (X=C, N, NC) by Ab initio investigation

材料科学 离子键合 热膨胀 热力学 陶瓷 结构稳定性 德拜模型 凝聚态物理 熵(时间箭头) 密度泛函理论 离子 计算化学 复合材料 物理 化学 量子力学 工程类 结构工程
作者
Ning Ding,Huang-Hui Jiang,Chao-Ren Xu,Lin Shao,Bi‐Yu Tang
出处
期刊:Ceramics International [Elsevier]
卷期号:48 (23): 35353-35364 被引量:47
标识
DOI:10.1016/j.ceramint.2022.08.137
摘要

Novel high-entropy ceramics have been rapidly developing and exhibiting excellent properties. In this paper, the structural distortion and the influence on mechanical and thermodynamic properties of (HfZrTaNbTi)C, (HfZrTaNbTi)N and (HfZrTaNbTi)(NC) are systematically studied by employing density functional theory in conjunction with special quasi-random structure (SQS). Our results show that lattice distortion enhances the structural stability of these high-entropy ceramics by lowering the formation and mixing enthalpy. The local lattice distortion in considered ceramics is further quantified in terms of constituent atoms displacement and bond length distribution, suggesting that (HfZrTaNbTi)C and (HfZrTaNbTi)N possess the smallest and largest distortion, respectively. While the distortion in anion and cation mixed (HfZrTaNbTi)(NC) is intermediate. The elastic properties illustrate that the distortion improved the ductility of high-entropy ceramics at the slight expense of strength and stiffness. The electronic structures show that (HfZrTaNbTi)C has the strongest covalent bonds and (HfNbTaTiZr)N possesses a stronger ionic character. After distortion, the DOS at the Fermi level for the three ceramics is reduced and the charge density is significantly enhanced, revealing the underlying mechanism for stability improvement. Combining the Debye-Grüneisen model, the thermodynamic properties and the influence of lattice distortion are further studied. It is found that lattice distortion improves thermal expansion and heat storage capacity. Simultaneously, the distortion also increases the entropy of ceramics, thereby enhancing the stability in high-temperature environments. This paper provides a valuable reference for understanding crucial properties and designing promising multi-cation and anion mixed high-entropy ceramics by revealing the vital role of lattice distortion.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
qingqingdandan完成签到 ,获得积分10
1秒前
科研通AI6应助香菜张采纳,获得10
3秒前
烟花应助香菜张采纳,获得10
3秒前
腼腆的寒风完成签到 ,获得积分10
3秒前
nansang完成签到 ,获得积分10
4秒前
lixinyue完成签到 ,获得积分10
4秒前
地下室没有鬼完成签到 ,获得积分10
4秒前
姬鲁宁完成签到 ,获得积分10
5秒前
6秒前
555555oooo完成签到,获得积分10
6秒前
妮妮完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
9秒前
大力水手完成签到,获得积分0
9秒前
10秒前
MORNING完成签到,获得积分10
11秒前
TJH完成签到,获得积分10
12秒前
Dreamheyheyhey完成签到,获得积分10
13秒前
CP发布了新的文献求助10
14秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
14秒前
琉璃完成签到,获得积分10
14秒前
su完成签到,获得积分10
14秒前
小李完成签到 ,获得积分10
14秒前
jasonwee发布了新的文献求助10
14秒前
和气生财君完成签到 ,获得积分10
16秒前
mj发布了新的文献求助20
16秒前
GankhuyagJavzan完成签到,获得积分10
16秒前
哈哈哥完成签到,获得积分10
18秒前
英俊的铭应助TNU采纳,获得10
20秒前
财路通八方完成签到 ,获得积分10
23秒前
24秒前
chenyou完成签到,获得积分10
28秒前
海虎爆破拳完成签到,获得积分10
29秒前
30秒前
薏仁完成签到 ,获得积分10
31秒前
baibai完成签到,获得积分10
33秒前
乐乐应助nakl采纳,获得10
34秒前
67号完成签到 ,获得积分10
35秒前
Fourteen完成签到 ,获得积分10
37秒前
香菜张发布了新的文献求助10
39秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1581
以液相層析串聯質譜法分析糖漿產品中活性雙羰基化合物 / 吳瑋元[撰] = Analysis of reactive dicarbonyl species in syrup products by LC-MS/MS / Wei-Yuan Wu 1000
Biology of the Reptilia. Volume 21. Morphology I. The Skull and Appendicular Locomotor Apparatus of Lepidosauria 600
The Scope of Slavic Aspect 600
Foregrounding Marking Shift in Sundanese Written Narrative Segments 600
Rousseau, le chemin de ronde 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5539314
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4626076
关于积分的说明 14597627
捐赠科研通 4566895
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2503687
邀请新用户注册赠送积分活动 1481599
关于科研通互助平台的介绍 1453173