导读:本文包含了过渡金属硼化物论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:电催化水裂解,过渡金属硼化物,合成策略,本征催化活性
过渡金属硼化物论文文献综述
郭非凡[1]（2019）在《策略合成过渡金属硼化物及其电催化水裂解性能研究》一文中研究指出氢气以其燃烧值高、产物无污染和利用形式多样等诸多优点而广受关注,被认为是理想的替代化石燃料的清洁能源载体。电催化水裂解利用可再生能源获得的电能分解水产生氢气,是极具前景的、绿色的制氢技术。然而,由于其反应动力学迟缓,大部分电催化反应都需要贵金属作为催化剂。受限于贵金属价格昂贵且储量少,人们亟需开发新型廉价的非贵金属电催化剂。尽管相关研究取得一定进展,但大多数已知的电催化剂依旧存在催化活性低的、稳定性不足等问题。过渡金属硼化物具有较高的导电能力,同时由于硼元素的掺入使其具有很好的抗腐蚀性,是一类潜在的新型水裂解电催化剂。尽管过渡金属硼化物在电催化水裂解方面具有诸多优势,但其合成始终较困难,通常需要复杂且昂贵的方法,加之目前对此类新型材料的催化机制认识不足,都在一定程度上阻碍其发展。针对以上问题,本论文通过固相渗硼,熔融盐辅助以及异质金属原子掺杂等合成策略,开发制备了一系列过渡金属硼化物电催化水裂解催化剂,实现了其在水裂解反应中高本征催化活性上的突破。通过对催化活性相的分析,阐释了过渡金属硼化物中特殊的晶体结构、电子结构与催化性能之间的内在联系。主要研究内容如下:一、电催化水裂解析氧半反应由于反应能垒高,动力学缓慢,致使整体电催化能源转换效率低。尽管人们在水裂解析氧反应催化剂方面进行了许多努力,但几乎所有已知电催化剂的本征催化活性较低,开发高本征活性电催化剂仍是一个巨大的挑战。我们采用一种简单易操作的固相渗硼合成策略,将商业上常用的金属片(如Ni、Co、Fe、NiFe合金和304不锈钢)成功转化为高效、稳定、耐腐蚀的廉价电催化材料。硼化处理后的金属片在碱性条件下的催化活性比相应的金属片高出约一个数量级,同时显着增强了它们的电催化稳定性。经电化学测试并结合密度泛函理论计算,我们认为金属硼化物表面原位形成的超薄(2-5 nm)、含偏硼酸根的羟基氧化物薄膜使催化活性相。特别是,经过硼化处理后的NiFe合金片,具有极高的本征催化活性(过电位约309 mV),同时,可以保持3000 h以上稳定工作。此外,经硼化处理后的304不锈钢在30%KOH溶液中,500 mA cm~(-2)的强碱性、大电流密度模拟商业级的测试条件下,依然展现了良好的催化活性与催化稳定性。该工作说明固相渗硼法作为一种有效的金属硼化物合成策略不仅可以提高材料的催化活性,显着增强其催化稳定性和耐腐蚀性,更是为合理设计先进的催化剂开辟了一条新的途径。二、合成金属硼化物通常需要跨越高的能量势垒,一般需要经历极端条件(高温、高压)或长时间的反应过程。熔融盐辅助合成策略可通过熔融盐的加入优化金属硼化物的合成条件,使金属硼化物在相对温和条件下的合成成为可能。我们通过熔融盐辅助方法成功地合成了11种过渡金属二硼化物,所合成的一系列过渡金属二硼化物其结构存在极大相似性。我们系统地研究了10种含平面“硼烯”亚结构单元的非贵金属二硼化物的电催化水裂解性能。我们发现所测试的同周期非贵金属二硼化物催化剂的酸性催化活性存在一定的周期性规律即VI B族>V B族>IV B族,这与理论计算结果相一致。我们对酸性和碱性条件下系列非贵金属二硼化物的活性进行筛选,确定了VB_2、MoB_2和WB_2是潜在的高效酸性电催化剂,而WB_2在碱性高效稳定电催化剂的筛选中表现出优异的性能。该工作增进了对过渡金属二硼化物催化材料的认识,同时通过合理测试方法筛选出具备优异催化性能的潜在电催化水裂解催化剂。叁、与在酸性介质中相比,大多数催化剂在碱性介质中催化活性较低,需要额外的能量进行水的解离为后续反应提供氢质子。异质金属原子掺杂是调节表面电子结构,活化反应势垒,提高催化活性的有效方法之一。我们通过Ni掺杂的合成策略,调控了WB_2表面电子和原子结构,制备出碱性条件下具有高本征催化活性的新型电催化水裂解材料。在电流密度达到10 mA cm~(-2)时,所需过电位为98 mV,并可稳定工作100 h。相较于金属或金属合金催化剂,Ni掺杂的WB_2有效的降低了水解离的动力学势垒,促进了水的解离吸附速率。同时,Ni原子的引入诱导产生了大量的晶格结构的扭曲,使其表面原子具有更高的晶格能,从而提高了催化位点的本征活性。结合理论计算,表明Ni的引入降低了B与金属原子间的电荷转移,进而改变了B层原子局域电子结构,优化氢的吸附自由能,提高了整体催化反应性能。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-06-01）
孙东栋[2]（2019）在《叁元过渡金属硼化物的高温力学与摩擦磨损行为研究》一文中研究指出作为超高温陶瓷的重要一员,二元过渡金属硼化物陶瓷因其高熔点、高硬度在高超声速飞行器领域具有广阔应用前景,但其本征脆性和较差的抗氧化性能是其实现应用的主要障碍。MAX相陶瓷的高韧性和高损伤容限提示人们可以通过在二元硼化物中插入Al原子形成叁元过渡金属硼化物MAB相陶瓷以达到增韧的目的。为了更好的理解这类材料,本文以两种典型MAB相材料MoAlB与Fe_2AlB_2作为研究对象,对其基本的力学性能、高温力学行为及摩擦磨损性能进行了研究。以MoB和Al为原料,采用热压烧结工艺,研究了MoAlB的物相组成和致密度等随烧结温度、保温时间、原料配比等主要工艺参数的演化规律。在MoB和Al的原料配比为1:1.3、保温时间大于2h的实验条件下可以制备出纯度较高的MoAlB块体,其中在1200摄氏度、30MPa下保温6h制备得到的MoAlB块体相对密度到达了90%以上。在所有的工艺参数中,保温时间对合成产物致密度的影响最为明显。XRD测得的晶格常数与理论值十分吻合。通过背散射图像结合能谱分析发现MoAlB块体中含有XRD检测图谱未发现的Al_2O_3及Mo-Al金属间化合物。工艺参数对所制备MoAlB的力学性能具有较大影响。保温1h合成的MoAlB硬度高于其他条件下合成的MoAlB,并且均高于Fe_2AlB_2。但是工艺参数对MoAlB断裂韧性的影响不大,高于Fe_2AlB_2,但其断裂功低于Fe_2AlB_2。MoAlB弯曲强度在350~400MPa间,压缩强度在1500~2200 MPa之间。保温6h制备得到MoAlB的弯曲强度与压缩强度均低于其它实验条件下制备的MoAlB。对于本文制备的所有MoAlB,影响弯曲强度的主要因素是晶粒尺寸大小而非气孔率,压缩强度则是由晶粒尺寸与气孔率共同控制的。Fe_2AlB_2高温弯曲强度在0-1000℃温度区间内无明显衰减,破坏方式为脆性断裂。根据载荷位移曲线,弯曲状态下Fe_2AlB_2的脆韧转变温度(BDTT)接近但大于1000℃。Fe_2AlB_2压缩强度随温度的升高而下降,在1000℃下降低至245±7MPa。根据应力-应变曲线和破坏试样可确定Fe_2AlB_2压缩状态下的BDTT落在800-900℃范围内。压缩较叁点弯曲载荷作用下较高的剪切应力导致前者较低的BDTT。以GCr15为摩擦盘,采用销盘式摩擦磨损试验机研究员了Fe_2AlB_2和MoAlB摩擦磨损行为。Fe_2AlB_2的稳定摩擦系数在0.3左右,磨损率在0.4×10~(-5)~3.0×10~(-5)mm~3/(N·m)之间。MoAlB的稳定摩擦系数与Fe_2AlB_2十分接近,磨损率在0.4×10~(-5)~5.0×10~(-5)mm~3/(N·m)之间。滑动速率通过改变黏着点接触的时间控制摩擦系数的大小,滑动速率增大摩擦系数减小,载荷对摩擦系数的影响并不明显。磨损率随载荷与滑动速率的增大而增加,主要的磨损方式为黏着磨损。摩擦过程中伴随着氧化膜的生成和脱落,在高速高载荷下发生了疲劳磨损。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
秦平,高振帮,刘海敌,陈英才[3]（2019）在《过渡金属单硼化物TMB的第一性原理研究》一文中研究指出基于密度泛函理论平面赝势波法的第一性原理计算,研究过渡金属单硼化物TMB(以3d系列中的TiB、VB和CrB; 4d系列中的ZrB、NbB和MoB; 5d系列中的HfB、TaB和WB为例)的热力学稳定性、力学性质和微观机制.发现过渡金属单硼化物的热力学稳定与硬度异常的规律.当价电子浓度为8 e·(f.u.)~(-1)时,热力学最稳定,且硬度最高.计算TMB的电子结构,发现TMB的价电子浓度为8 e·(f.u.)~(-1)时,pd共价键合,有效阻碍了金属双层之间的位错滑动,防止剪切变形,致使其具有高硬度.(本文来源于《计算物理》期刊2019年04期）
邹灿辉,龙莹,郑鑫,张锦阳,林华泰[4]（2018）在《叁元过渡金属硼化物Os_(1-x)Ru_xB_2的制备及其结构和性能研究》一文中研究指出以高纯锇(Os)、钌(Ru)、硼(B)粉为原料,在常温常压下采用机械化学法制备了叁元过渡金属硼化物Os_(1-x)Ru_xB_2粉末,并对合成的粉末进行无压烧结使其致密化。研究了机械化学法合成Os_(1-x)Ru_xB_2的反应过程、Ru含量对Os B2相结构的影响、合成粉末的热稳定性及烧结后块体材料的力学性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对Os_(1-x)Ru_xB_2粉末及块体的相成分、表面形貌和微观结构进行表征,并通过维氏硬度计测得其烧结后块体材料的显微硬度。实验结果表明:合成过程中生成了中间产物Os_(1-x)Ru_xB_(1.1),随着球磨时间的延长有少量Os_(1-x)Ru_xB_2生成,球磨24 h后合成粉末的主相为Os_(1-x)Ru_xB_2,继续球磨到40 h,粉末中相成分不再发生变化。当x≤0.1时,合成粉末的主相为六方结构Os_(1-x)Ru_xB_2;而当x≥0.15时,合成粉末的主相为正交结构的Os_(1-x)Ru_xB_2。经1450℃(保温1 h)热处理后的粉末中有部分六方结构的Os_(1-x)Ru_xB_2向正交结构发生相变,并生成了低硼化物(Os_(1-x)Ru_x)2B3。合成的Os B2和Os0.85Ru0.15B2粉末经1700℃无压烧结后颗粒呈板条状,其致密度均为85%左右,在0.49 N载荷下测得其硬度分别(27±2)GPa和(21±1)GPa。(本文来源于《无机材料学报》期刊2018年07期）
周延春,张海明,向会敏,戴付志,张志力[5]（2018）在《MBene:新型二维过渡金属硼化物材料》一文中研究指出二维材料由于在厚度维度上的尺寸远小于另外两个维度,使得其表面、电子能级和态密度与体材料相比发生显着变化,从而表现出独特的物理化学性质。继石墨烯后,硅烯、磷烯、硼烯、二维金属氧化物和氢氧化物、金属硫化物、迈科烯等得到了广泛研究,但对二维过渡金属硼化物的研究并不多。本报告将主要介绍如何由过渡金属叁元硼化物MAB相制备二维过渡金属硼化物MBene(迈博烯)的方法及其结构特征,重点介绍新的迈博烯材料二维CrB。(本文来源于《第九届无机材料结构、性能及测试表征技术研讨会（TEIM2018）摘要集》期刊2018-06-12）
高振帮[6]（2018）在《过渡金属硼化物的超硬机制与微观设计》一文中研究指出超硬材料具有的硬度高、耐磨、耐高温高压及耐腐蚀等综合物化性能,在特种设备、光伏产业、机电设备、石油化工行业应用广泛。新型超硬材料设计近年来发展迅速,其克服传统超硬材料固有的局限性(金刚石高温高速加工不稳定、cBN合成条件极端等)日益重要。过渡金属硼化物(TMBs)的超硬机制与微观设计为是新型过超硬材料的一种合成超硬材料的重要研究领域。新超硬材料的研究聚焦在具有较强性质的固体化合物。目前超硬材料的设计准则主要有高体模量、高电子浓度、强共价键、热力学稳定性等。其中价电子浓度(VEC)和强共价键是TMBs设计超硬材料的关键因素。目前主要的研究方法是以过渡金属与硼形成化合物,结合实验合成的相,并利用第一性原理计算所选相的结构性质等(从头计算的方法),揭示新型超硬材料的设计机制起源与力学特性。传统认为硼化物的硬度与VEC成正相关,即随着硼B的含量增加、硼化物的体积模量(B)、剪切模量(G)、杨氏模量(E)及维氏硬度(Hv)应逐渐增长。近期,实验室合成的W_(0.5)Ta_(0.5)B硬度测试高达42Gpa,超过其父系WB。我们研究发现过渡金属单硼化物(TMB)的硬度随着VEC值的升高出现折点(VEC处于某一值是达到最大,增大或减少VEC硼化物的硬度都会减少),这种反常的力学行为现象,这与以往提出的VEC与硬度的正相关性有所差异。选取3d、4d、5d周期的(Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W)九种过渡金属的硼化物(TM_(1-x)B_x)作为研究对象。以TMB结构特性、力学特性及超硬机制作为主要的研究,低硼化物存在非预期的高硬度性,相反,其高硼化物呈现一种反常的硬度减少现象。第一结构特性分析:主要研究空间群为CmCm的,金属坐标和B都是占据Wyckoff 4c位置的晶格结构特性,发现其具有双金属原子层和Zigzag硼链的结构特性。第二力学特性分析:TMB结构稳定相计算,表明这些相的形成能都是负值,具有高热力学稳定相。研究其弹性模量、体积模量、剪切模量、杨氏模量泊松比、硬度与价电子浓度的关系。第叁超硬机制与电子结构起源:分析WB、VB等相的态密度图(DOS)、能带结构,分析金属及硼元素的电子s、p、d结合状态(dd,pd键),分析dd键和pd键对硬度机制的影响。这种非常规的现象源自于独特的硼原子间的成键机制。更进一步的研究表明,单硼化物具有密切的组成,相似的结构和能量下降。发现一种原子级和纳米机制的强化硬度机制,即通过鉴别较高的热力学稳定相以及强化弱的滑移平面。大量的相异硼原子之间的界面,这很容易合成一种多相材料,并且这些界面的纳米级互锁形成的强力阻止双金属原子层的滑移错位,因此极大的提高本征硬度和达到真实超硬材料。在研究TMB的反常力学行为和超硬机制起源后,选择低硼化物的V-B、Ta-B、Nb-B分析低硼化物,研究结构特性、力学特性、超硬机制起源。研究表明,它们的化学成分是相邻的,它们的晶体结构是相似的。此外,常见的结构特征是双金属原子层的存在,限制了其硬度的提高。为了进一步提高整体的硬度,在较大载荷下的相对较弱的两层的滑动位错必须受到限制。V-B(VB,V_5B_6,V_3B_4,V_2B_3)硬度接近超硬阈值,并预测是在低硼化合物中V-B的硬度最高,且V-B是新型超硬材料的有力竞争相。我们的研究旨在分析TMB与低硼化物的本征硬度,还存在一些非本征硬度提高的方法,例如在不同的硼化物之间有大量的界面建立一种多相固溶材料。这些界面形成了纳米级互锁,强烈地阻碍了每一个硼化物相的金属两层的滑动位差,从而增强了非本征硬度和获得真正的超硬。这种方法对我们理论分析是加强的效果,我们的研究结果表明:低硼化物具有较高的硬度,而一些高硼化物的不同,出现硬度降低(软化),这使传统观点认为高硼含量提高了硬度得到挑战。这种反常的硬度现象是由于硼含量的增加而形成的特殊的键合机制和能带填充。我们的工作不仅揭示了TM_(1-x)B_x这类异常硬度趋势的独特机制。同时也阐明了一个原子和纳米尺度的方法来创造出具有多重功能的新型超硬材料。对有前途的材料进行进一步的实验合成是非常渴望的。(本文来源于《上海海洋大学》期刊2018-05-30）
魏书丽,李达,刘召,崔田[7]（2016）在《第Ⅴ主族过渡金属(V,Ta)硼化物超硬性质的理论研究》一文中研究指出富硼过渡金属钒硼化合物1和钽硼化合物2有着突出的力学性质,可作为潜在的超硬多功能材料。运用第一性原理结合USPEX结构搜索软件,分别在常压和高压下,C2/m-VB3和Amm2-VB3被确定。常压下,C2/m-VB3的预测维氏硬度值为43.3 GPa,而高压相Amm2-VB3可以淬火到常压,预测的硬度值达到了37.6GPa.通过电子结构和化学成键分析,VB3较高的硬度值最主要来源于硼叁维网络中较强的B-B共价键。通过与已知的实验上合成的V-B相比较,可以得到VB3的合(本文来源于《第十八届中国高压科学学术会议缩编文集》期刊2016-07-25）
孙慧峰[8]（2016）在《过渡金属硼化物粉体的制备》一文中研究指出过渡金属硼化物陶瓷普遍具有熔点高、硬度高和抗蚀能力强的特点,是超高温、超硬、电解冶金等极限条件下应用的核心候选材料。但是,由于B-B共价键的存在,硼化物陶瓷的自扩散系数比较低,其烧结致密化十分困难。颗粒晶粒尺寸越小,其表面能越大,晶界能越小,粉体的烧结驱动力就越大。因此,研究超细硼化物粉体的合成技术对提高硼化物陶瓷致密化和力学性能都具有非常重要的理论和实际意义。传统过渡金属硼化物粉体的合成方法普遍存在合成温度高、所得粉体粒径大且含碳或单质B杂质等问题。本论文以无定形硼粉为硼源,以金属单质、氢化物或氧化物为金属源,研究了几种过渡金属硼化物粉体的合成;此外,将熔融盐引入到固相反应中,研究了熔盐对所合成粉体的影响。论文的主要研究内容包括:(1)以Nb2O5和无定形B粉为原料,分别采用固相法和熔盐法合成了NbB2和NbB粉体。研究结果表明,当Nb2O5与B的摩尔比为1:9时,固相法最低可在1200oC(真空气氛)下合成NbB2粉体,但产物中有未反应的B残留。当Nb2O5与B的摩尔比为3:22时,熔盐法最低可在800 oC下(流动的Ar保护下)合成出纯相NbB2粉体。熔盐的存在显着加速了硼热还原反应的进程并抑制了产物晶粒的长大。当合成温度为1000 oC,熔盐倍数为10时,所得NbB2粉体粒径最小,其等效平均粒径仅为32 nm。当Nb2O5与B的摩尔比为3:16时,熔盐法最低可在1000 oC下(流动的Ar保护下)合成出纯相NbB粉体。(2)以Ta2O5和无定形B粉为原料,分别采用固相法和熔盐法合成了TaB2和TaB粉体。研究结果表明,当Ta2O5与B的摩尔比为3:22时,无论是固相法还是熔盐法均可在最低900 oC下(流动的Ar保护下)合成出纯相TaB2粉体。熔盐的加入量对所合成TaB2粉体的晶粒形貌有较大影响。当熔盐倍数为20倍时,所得TaB2粉体呈现出由纳米棒组成的花状形貌。当Ta2O5与B的摩尔比为3:16时,熔盐法最低可在1100 oC下(流动的Ar保护下)合成出纯相TaB粉体。(3)以TiO2和TiN为钛源,使用熔盐法无法在较低温度(1100 oC)合成出TiB2粉体。以金属单质Ti和TiH2为钛源使用熔盐法可成功合成TiB2粉体,熔盐的加入可显着降低粉体的晶粒尺寸。当熔盐倍数为20倍,以TiH2为钛源在1000 oC合成出TiB2粉体的平均等效粒径仅为60 nm。(本文来源于《安徽工业大学》期刊2016-05-16）
李一鸣[9]（2016）在《太阳能电池吸收层材料及过渡金属硼化物的合成与表征》一文中研究指出地球上的化石能源逐日减少,人类消耗化石燃料对自然环境造成了巨大的污染,所以寻找一种可再生、无污染的能源成为当前的紧迫任务。在众多的可再生能源中,太阳能是一种非常有发展前途的绿色能源,有望成为人类未来广泛应用的新能源。Cu_2ZnSnS_4(CZTS)光伏材料的组成元素绿色无毒、在地壳中的含量巨大,而且CZTS的禁带宽度约1.4 eV,可以吸收几乎全部的可见光。该材料在可见光区吸收系数可达到104 cm-1,是非常有前景的太阳能电池吸收层材料。在CZTS制备的过程中,硫和锡在高温下易挥发,高温合成易造成样品成分偏离,产生杂相。而在较低温度下制备CZTS材料时,所合成材料的本征缺陷多,致密度低,晶粒尺寸较小,不利于载流子的运动,同时增大了光生电子或空穴的复合几率,最终导致太阳电池的光电转化效率降低。为了制备致密度好、晶粒尺寸大、单一相的CZTS,我们利用球磨和高压技术合成出了高质量的CZTS材料。本文以硫化锌(ZnS)、二硫化锡(SnS_2)和硫化亚铜(Cu_2S)为原料,利用机械球磨得到铜锌锡硫材料。接下来利用高压技术,在压力5 GPa和温度800oC条件下进行高压合成,获得接近理想化学配比的铜锌锡硫太阳能电池吸收层材料。该样品为P型半导体,其载流子浓度是报道数据的100倍,可用于制备高效率的太阳能电池。超硬材料具有高硬度、高体弹模量和高热导率等特点,被广泛应用于机械、电子、航空航天等领域,超硬材料的设计与开发对现代科技的发展具有重要意义。金刚石是目前已知硬度值最高的材料,在加工金属(如Fe、Co、Ni等)材料时,金刚石容易被催化劣化。立方氮化硼(c-BN)克服了催化劣化的问题,但c-BN的生产成本远远高于金刚石,大规模工业生产面临困难。近期人们发现将价电子密度高的金属元素(Mo,W,Pt等)与B,C,N等元素结合可以制备出超难压缩的金属化合物,这些金属硼化物在低载荷下呈现出超硬特性。本文以金属Mo薄膜、金属Mo片、金属W薄膜、金属W片和B4C粉末为起始材料,通过高温热处理技术,合成出Mo B,Mo_2B_4,WB,WB_2等金属硼化物。并且通过高温淬火得到的样品硬度较高。(本文来源于《吉林大学》期刊2016-05-01）
孙勇[10]（2016）在《过渡金属硼化物的相稳定性和物理性能的第一性原理计算》一文中研究指出近年来,过渡金属硼化物被视为潜在的超硬材料,引起人们的广泛关注,并对其进行了大量的理论和实验研究。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,对过渡金属铬硼化物和钨硼化物晶体结构、热力学性质、力学性质和动力学性质进行了研究。主要研究成果如下:(1)采用基于密度泛函理论的第一性原理对过渡金属铬硼化物的晶体结构、热学力学和动力学性质进行了系统的研究。对于所考虑的结构,计算得到的晶格常数与先前的理论和实验研究结果相吻合。计算结果表明,hP12-CrB2(表示具有hP12-WB2结构的CrB2,后面按此定义)、oI10-CrB4和oP10-CrB4的维氏硬度分别为42.7GPa、45GPa和46.1GPa,是潜在的超硬材料。通过计算所得的生成焓预测了化合物的热力学稳定性,并结合能量凸包的研究,提出tI12-Cr2B、tI16-Cr B、和oP10-CrB4为基态相;随着压强的增加,实验上合成的另外叁种化合物oI14-Cr3B4、oC20-Cr2B3和hP3-CrB2在热力学上变得越来越稳定,并成为最稳定相。对于CrB3,我们详细讨论了由压强引起的结构相变、体积压缩比和轴向压缩比。通过声子色散曲线,讨论了它们的动力学稳定性。(2)将晶体结构预测方法与第一性原理方法结合起来,研究了WB3的晶体结构、力学和热力学性质。对于WB3,我们使用USPEX软件进行了结构预测,选择了五种能量较低结构,分别为:WB3_187_1u、WB3_187_2u、WB3_187_3u、WB3_164_2u和WB3_150_4u;我们也考虑了七种可能的结构(WB3_m-AlB2、WB3_6u、WB3_4u、WB3_OsB3、WB3_FeB3、WB3_TaB3和WB3_TcP3)。研究表明,0GPa时,WB3_6u具有最低的生成焓。所选结构的相对热力学稳定性顺序为WB3_6u>WB3_4u>WB3_OsB3>WB3_187_3u>WB3_m-AlB2>WB3_187_2u>WB3_FeB3>WB3_TaB3>WB3_164_2u>WB3_TcP3>WB3_150_4u。当压强超过12GPa以后,WB3_OsB3成为热力学上最稳定的相。当压强为100GPa时,相对热力学上的稳定性顺序变为WB3_OsB3>WB3_187_3u>WB3_TaB3>WB3_187_2u>WB3_6u>WB3_4u>WB3_m-AlB2>WB3_164_2u>WB3_FeB3>WB3_TcP3>WB3_150_4u。通过对化合物轴向压缩比进行研究,发现WB3_OsB3和WB3_187_3u沿c轴方向具有超不可压缩性,表明它们是超不可压缩材料。在保护涂层方面,具有潜在的应用价值。(3)我们也讨论了含W空位缺陷钨硼化物的相稳定性和力学性质。我们分别建立了以W2B9(P-3m1)、WB3_4u(P63/mmc)和WB3_OsB3(P-6m2)为初始结构的超胞,去掉超胞中的一个W原子形成W空位缺陷。为了忽略缺陷与缺陷之间的相互作用,尽量将超胞中间位置的钨原子取代为空位。研究结果表明,随着缺陷浓度的增加,化合物的生成焓越来越高,结构的热力学稳定性越来越差,体模量和剪切模量逐渐降低。W空位缺陷的存在会导致结构的稳定性和硬度降低。(本文来源于《内蒙古工业大学》期刊2016-04-01）
过渡金属硼化物论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
作为超高温陶瓷的重要一员,二元过渡金属硼化物陶瓷因其高熔点、高硬度在高超声速飞行器领域具有广阔应用前景,但其本征脆性和较差的抗氧化性能是其实现应用的主要障碍。MAX相陶瓷的高韧性和高损伤容限提示人们可以通过在二元硼化物中插入Al原子形成叁元过渡金属硼化物MAB相陶瓷以达到增韧的目的。为了更好的理解这类材料,本文以两种典型MAB相材料MoAlB与Fe_2AlB_2作为研究对象,对其基本的力学性能、高温力学行为及摩擦磨损性能进行了研究。以MoB和Al为原料,采用热压烧结工艺,研究了MoAlB的物相组成和致密度等随烧结温度、保温时间、原料配比等主要工艺参数的演化规律。在MoB和Al的原料配比为1:1.3、保温时间大于2h的实验条件下可以制备出纯度较高的MoAlB块体,其中在1200摄氏度、30MPa下保温6h制备得到的MoAlB块体相对密度到达了90%以上。在所有的工艺参数中,保温时间对合成产物致密度的影响最为明显。XRD测得的晶格常数与理论值十分吻合。通过背散射图像结合能谱分析发现MoAlB块体中含有XRD检测图谱未发现的Al_2O_3及Mo-Al金属间化合物。工艺参数对所制备MoAlB的力学性能具有较大影响。保温1h合成的MoAlB硬度高于其他条件下合成的MoAlB,并且均高于Fe_2AlB_2。但是工艺参数对MoAlB断裂韧性的影响不大,高于Fe_2AlB_2,但其断裂功低于Fe_2AlB_2。MoAlB弯曲强度在350~400MPa间,压缩强度在1500~2200 MPa之间。保温6h制备得到MoAlB的弯曲强度与压缩强度均低于其它实验条件下制备的MoAlB。对于本文制备的所有MoAlB,影响弯曲强度的主要因素是晶粒尺寸大小而非气孔率,压缩强度则是由晶粒尺寸与气孔率共同控制的。Fe_2AlB_2高温弯曲强度在0-1000℃温度区间内无明显衰减,破坏方式为脆性断裂。根据载荷位移曲线,弯曲状态下Fe_2AlB_2的脆韧转变温度(BDTT)接近但大于1000℃。Fe_2AlB_2压缩强度随温度的升高而下降,在1000℃下降低至245±7MPa。根据应力-应变曲线和破坏试样可确定Fe_2AlB_2压缩状态下的BDTT落在800-900℃范围内。压缩较叁点弯曲载荷作用下较高的剪切应力导致前者较低的BDTT。以GCr15为摩擦盘,采用销盘式摩擦磨损试验机研究员了Fe_2AlB_2和MoAlB摩擦磨损行为。Fe_2AlB_2的稳定摩擦系数在0.3左右,磨损率在0.4×10~(-5)~3.0×10~(-5)mm~3/(N·m)之间。MoAlB的稳定摩擦系数与Fe_2AlB_2十分接近,磨损率在0.4×10~(-5)~5.0×10~(-5)mm~3/(N·m)之间。滑动速率通过改变黏着点接触的时间控制摩擦系数的大小,滑动速率增大摩擦系数减小,载荷对摩擦系数的影响并不明显。磨损率随载荷与滑动速率的增大而增加,主要的磨损方式为黏着磨损。摩擦过程中伴随着氧化膜的生成和脱落,在高速高载荷下发生了疲劳磨损。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
过渡金属硼化物论文参考文献
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