Ab initio study of boron‐rich amorphous boron carbides

无定形固体 碳化硼 材料科学 钻石 碳化物 从头算 结晶学 协调数 从头算量子化学方法 无定形碳 冶金 化学 离子 分子 有机化学
作者
Tevhide Ayça Yıldız,Murat Durandurdu
出处
期刊:Journal of the American Ceramic Society [Wiley]
卷期号:106 (5): 2862-2874 被引量:1
标识
DOI:10.1111/jace.18979
摘要

Abstract Amorphous boron carbide compositions having high B contents (B x C 1− x , 0.50 ≤ x ≤ 0.95) are systematically created by way of ab initio molecular dynamics calculations, and their structural, electrical, and mechanical characteristics are inclusively investigated. The coordination number of both B and C atoms increases progressively with increasing B/C ratio and more close‐packed materials having pentagonal pyramid motifs form. An amorphous diamond‐like local arrangement is found to be dominant up to 65% B content, and beyond this content, a mixed state of amorphous diamond– and B‐like structures is perceived in the models because sp 3 hybridization around C atoms is still leading one for all compositions. The pentagonal pyramid motifs around C atoms are anticipated to appear beyond 65% content. The intericosahedral linear C–B–C chains do not form in any model. All amorphous boron carbides are semiconducting materials. The mechanical properties gradually increase with increasing B concentration, and some amorphous compositions are proposed to be hard materials on the basis of their Vickers hardness estimation.
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