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Realization of diversity in physical properties of Zr2Se(B1‐xSex) MAX phases through DFT approach

晶格常数 材料科学 德拜模型 维氏硬度试验 密度泛函理论 热稳定性 结晶学 体积模量 电子结构 凝聚态物理 分析化学(期刊) 热力学 计算化学 化学 物理 冶金 复合材料 微观结构 衍射 有机化学 色谱法 光学
作者
M.A. Hadi,Mehnaj Akhter,Mohammad Shamim Ahasan,Istiak Ahmed,M. A. Kashem
出处
期刊:Journal of the American Ceramic Society [Wiley]
卷期号:106 (10): 6177-6193 被引量:16
标识
DOI:10.1111/jace.19271
摘要

Abstract The discovery of a series of MAX phases, Zr 2 Se(B 1‐ x Se x ), with Se at both A‐ and X‐sites, drives a new chemical diversity to the MAX family. Here, we employed the density functional theory (DFT) approach to realize the diversity in physical properties of Zr 2 Se(B 1‐ x Se x ). All compositions of Zr 2 Se(B 1‐ x Se x ) are mechanically stable and the dynamical stability of the end member Zr 2 SeSe is confirmed. The elastic constant C 33 and bulk moduli B show a decrease almost monotonically with Se‐content x while other constants and moduli change irregularly. All elastic constants and moduli except C 12 and C 13 are highest for the end member Zr 2 SeB. Additionally, the Vickers hardness, Debye temperature, minimum thermal conductivity, and lattice thermal conductivity are highest for Zr 2 SeB. The increase of Se‐content x at X‐site reduces most of the properties of Zr 2 Se(B 1‐ x Se x ). The electronic band structures change drastically with increasing Se‐content x . This diversity in electronic band structures is mainly the reason for the diversity in physical properties of Zr 2 Se(B 1‐ x Se x ). All compositions of Zr 2 Se(B 1‐ x Se x ) have the potential to be thermal barrier coating materials, and Zr 2 SeB has the potential to be etched into 2D MXene, Zr 2 B.
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