Anti-perovskite carbides and nitrides A3BX: A new family of damage tolerant ceramics

材料科学 氮化物 碳化物 损伤容限 陶瓷 刚度 合并(版本控制) 结构材料 冶金 材料设计 金属 剪切(地质) 复合材料 复合数 计算机科学 图层(电子) 情报检索
作者
Wei Zhang,Yuchen Liu,Yanchun Zhou,W. Y. Ching,Qian Li,Wenxian Li,Jiong Yang,Bin Liu
出处
期刊:Journal of Materials Science & Technology [Elsevier BV]
卷期号:40: 64-71 被引量:16
标识
DOI:10.1016/j.jmst.2019.08.043
摘要

Synergy effect of high stiffness and good damage tolerance is always the focus of the development of novel structural materials. Herein, a new strategy on the future damage tolerant material design is proposed to merge the strong covalent bonds into the easy shear deformed A3B metallic box. This goal is realized by studying 126 A3BX phases and establishing a database on their mechanical properties through high-throughput first principles calculations. The combination strategies of A3B metallic box and XA3 octahedra show intensive influences on the expected mechanical properties. The family includes 49 quasi-ductile compounds. Among them, four compounds (Ti3AlN, Mn3CuN, Ti3TlN and Ni3SnN) exhibit excellent damage tolerance and the other six compounds (Mn3NiN, Mn3GaC, Mn3GaN, Mn3SnC, Cr3SnN, Co3AlC) show both damage tolerance and high stiffness. Their competitive high temperature properties are demonstrated through the detailed investigation on the typical cases of Co3AlC and Ti3TlN. This study leads a novel direction for the design of the future quasi-ductile and high stiffness ceramics.
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