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Insight into the influence of alloying elements on mechanical and thermodynamic properties of Nb_3Si: A first-principles calculations

机译：洞察合金元素对Nb_3Si的力学和热力学性质的影响：第一性原理计算

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Nb-based silicides are promising ultrahigh-temperature materials. However, the structural stability and mechanical properties of Nb-based silicides are markedly influenced by Nb_3Si phase. Therefore, the improvement of the stability and mechanical properties of Nb_3Si is a great challenge. To solve these key problems, in this work, we apply the first-principles calculations to investigate the influence of transition metals (TM = Mo, Re, Ta, W, Pt, and Ir) on the structural stability, mechanical, and thermodynamic properties of Nb_3Si. Two possible doped sites: Nb site and Si site are considered. We find that these alloying elements not only can stabilize the Nb_3Si phase but also effectively improve the mechanical properties of Nb_3Si. The calculated electronic structure shows that high elastic modulus is attributed to the formation of the TM-Si bond. Importantly, these alloying elements improve the heat capacity of Nb_3Si due to the vibration of TM atoms under high temperature. Therefore, our calculated results predict that alloying elements of Re and Ir are beneficial for improving the overall performances of Nb_3Si.
机译：铌基硅化物是有前途的超高温材料。但是，Nb_3Si相显着影响Nb基硅化物的结构稳定性和机械性能。因此，提高Nb_3Si的稳定性和机械性能是一个巨大的挑战。为了解决这些关键问题，在这项工作中，我们应用第一性原理计算来研究过渡金属（TM = Mo，Re，Ta，W，Pt和Ir）对结构稳定性，机械和热力学性质的影响Nb_3Si。考虑了两个可能的掺杂位点：Nb位点和Si位点。我们发现这些合金元素不仅可以稳定Nb_3Si相，而且可以有效地改善Nb_3Si的机械性能。计算出的电子结构表明，高弹性模量归因于TM-Si键的形成。重要的是，这些合金元素由于TM原子在高温下的振动而提高了Nb_3Si的热容。因此，我们的计算结果预测，Re和Ir的合金元素有利于改善Nb_3Si的整体性能。

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  • 来源
    《Journal of Materials Research》 |2017年第19期|3642-3649|共8页
  • 作者

    Yong Pan; Yuanhua Lin;

  • 作者单位

    School of Materials Science and Engineering, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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