基于第一性原理的ZrC与HfC温度依赖力学性能

为深入理解高温对ZrC与HfC力学行为的影响，采用两种不同方法（第一性原理准谐近似与第一性原理准静态近似）系统研究了这两种碳化物的温度依赖弹性常数。随温度升高，ZrC与HfC的等熵C$_{11}$逐渐下降，等熵C$_{12}$略有上升；而两者的等熵C$_{44}$对温度均不敏感。在ZrC与HfC中，由QHA计算的温依赖C$_{11}$下降均比QSA更显著。进一步探讨并讨论了温度对弹性模量、泊松比、弹性各向异性、硬度与断裂韧性的影响。结果表明，高温下由QHA估算的B、G与E退化比QSA更严重。从室温到2500 K，由QHA所得B、G与E的理论下降斜率对于ZrC为0.38 GPa$\cdot$K$^{-1}$、0.30 GPa$\cdot$K$^{-1}$与0.32 GPa$\cdot$K$^{-1}$，对于HfC为0.33 GPa$\cdot$K$^{-1}$、0.29 GPa$\cdot$K$^{-1}$与0.30 GPa$\cdot$K$^{-1}$。