金属学报

作者：孟祥龙, 刘瑞良, Li D. Y.

单位：1 哈尔滨工程大学 材料科学与化学工程学院 超轻材料与表面技术教育部重点实验室 哈尔滨 150001；2 Department of Chemical and Materials Engineering, University of Alberta, Edmonton, AB, Canada T6G 1H9

关键词：钽合金,复合碳化钽,第一性原理计算,晶体结构,稳定性,力学性能,

基金：国家自然科学基金项目(52371060);黑龙江省自然科学基金项目(LH2023E060);中央高校基本科研业务费项目(3072023WD010)

Ta及其合金具有熔点高和耐磨性好等特点，采用渗碳等表面改性技术可在Ta及其合金表面获得含碳化钽的改性层，显著提高其表面性能，但是不同钽合金表面析出碳化钽的结构和性能尚不清楚。本工作以Ta-Mo和Ta-W钽合金为研究对象，构建了含不同种类及含量合金元素的fcc和hcp结构复合碳化钽(Ta, M)C (M = Mo、W)模型，利用基于密度泛函理论的第一性原理方法对不同复合碳化钽结构的能量和力学性质进行计算，探索复合碳化钽的强韧化机制。计算结果表明，当Mo和W含量低于50%时，易于形成fcc结构的复合碳化钽，且Mo、W原子浓度越高，具有fcc结构的复合碳化钽的模量和硬度越低，韧性越好；当Mo和W含量高于50%时，易于形成hcp结构的Ta的碳化物，随着Mo、W原子浓度的提高，具有hcp结构的复合碳化钽的模量和硬度增加，韧性降低。

来源：2025年第5期

《金属学报》期刊编辑部

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