三元层状陶瓷M-Al-N(M=Ti, Zr, Hf)的结构及力学性质的第一性原理模拟

来源：计算物理杂志2020年第5期北京时间：

作者：彭军辉

摘要：基于第一性原理方法，探索M-Al-N（M=Ti，Zr，Hf）结构的稳定性，计算其力学性质.计算M-Al-N化合物的能量，发现除实验已知的结构Ti2AlN和Ti4AlN3、Zr2AlN、Hf2AlN外，还存在两种新的热力学稳定结构Zr4AlN3、Hf4AlN3.弹性常数和声子谱的计算，表明这两个结构是力学稳定和晶格动力学稳定的.计算M2AlN和M4AlN3的力学性质，发现它们具有高的体模量、剪切模量、弹性模量、维氏硬度等；分析其力学性质随组分比例、组成元素的变化规律，为该类材料的选择和应用提供理论依据.最后计算M2AlN和M4AlN3的电子态密度和分态密度、电子密度分布、Mulliken群分析等.

关键词：M-Al-N (M=Ti, Zr, Hf), 第一性原理, 晶体结构, 力学性能