基于高通量第一性原理计算的 MAB 相相稳定性与力学性能趋势
材料科学
2024-06-21 v1
摘要
MAB 相（MABs）是由陶瓷/金属类层构成的原子级薄层状材料，在二维材料的发展中取得了突破。尽管理论上拥有广阔的化学和相空间，但目前合成的 MABs 相对较少。为指导实验，我们对结合了 4-7 族过渡金属（M）；Al、Si、Ga、Ge 或 In（A）；以及硼（B）的 MABs 进行了系统的高通量第一性原理（{\it{ab initio}}）筛选，重点关注其相稳定性趋势和力学性能。考虑到 1:1:1、2:1:1、2:1:2、3:1:2、3:1:3 和 3:1:4 的 M:A:B 比例以及 10 种相原型，我们通过竞争性的力学和动力学稳定 MABs 的形成能谱，评估了每种元素组合形成单相化合物的可能稳定性。基于能量相近相的体积接近度，我们识别出体积变化变形可能促进相变增韧的体系。随后，利用基于弹性常数的描述符预测了与化学和相结构相关的弹性刚度和延展性趋势。通过对方向性柯西压力和杨氏模量的分析，比较了平行和垂直于 M--B/A 层的力学响应。在建议的最有前景的 MABs 中包括 NbAlB、CrSiB、MnSiB 或已合成的 MoAlB。
引用
@article{arxiv.2402.04726,
title = {Phase stability and mechanical property trends for MAB phases by high-throughput ab initio calculations},
author = {Nikola Koutná and Lars Hultman and Paul H. Mayrhofer and Davide G. Sangiovanni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.04726},
year = {2024}
}