TY  - THES
AB  - In den vergangenen zwei Jahren zog die neu entdeckte kubische BC2N Phase großes Interesse auf sich. Gründe hierfür liegen in einem Härtewert der neuartigen superharten Phase von ~ 76 GPa, der nur knapp unterhalb von Diamant (~ 100 GPa) liegt. Es gilt als das zweit härteste jemals bekannte Material und ist noch härter als kubische BN (~ 50 GPa). Nach den Untersuchungsergebnissen gewann die unvorstellbare superharte Eigenschaft sofort eine breite Aufmerksamkeit. Allerdings wurde die Kristallstruktur dieser neuartigen Phase bisher noch nicht bestimmt. Experimentelle Ergebnisse des Kristalls sind ebenfalls widersprüchlich. Theoretische Berechnungen wurden verwendet, um die Kristallstruktur der Phase durch das Erstellen verschiedener Strukturmodelle zu enthüllen. Aufgrund von Unterschieden in den Strukturmodellen sind diese berechneten Ergebnisse ebenso widersprüchlich.
    Wir schlagen hier ein Mischkristall–Modell vor, um mögliche Strukturen der kristallinen Phase zu finden, das durch den Parameter des Mischungsgrades klassifiziert ist. Die beeindruckende Eigenschaft unseres Modells liegt im folgenden Aspekt: es erläutert nicht nur die Diskrepanz experimenteller Beobachtungen, sondern vereinigt auch die in theoretischen Berechnungen gezeigte Inkonsistenz. Mittlerweile erweiterten wir unser Model auf B–C–N
Zusammensetzungen entlang der C–BN isoelektronischen Linie und weitere Bereiche in dem ternären B–C–N Phasendiagramm neben BC2N, mit der Annahme potentielle superharte Phasen zu entdecken, die vergleichbar und sogar härter als das kubische BC2N sind. Tatsächlich existieren solche Bereiche in dem ternären B–C–N Phasendiagramm, in denen sie härter als BC2N sind. Unsere Vorhersage von der superharten Phasenbildung stellt eine allgemeine Orientierungshilfe für experimentelle Arbeiten dar, um bewusst solche superharten Phasen mit entsprechend einstellbaren experimentellen Parametern herzustellen. Zusätzlich
erweiterten wir unser Modell auf kubische B–C Kristalle. Die hervorragende
Übereinstimmung zwischen experimentellen und unseren theoretischen Ergebnissen zeigen deutlich die Übertragbarkeit unseres Modells auf andere ähnlich kovalent Kristallmaterialien.
    Nach bestem Wissen führten wir zum ersten Mal die theoretischen Berechnungen von amorphen B–C–N Materialien im atomaren Maßstab durch. Basierend auf grundsätzlichen Berechnungen wurde der Zusammenhang zwischen chemischer Zusammensetzung, Gefüge und mechanischen Eigenschaften hergestellt. Dies ist auch das erste Mal, dass dieser Zusammenhang in Abhängigkeit von so vielen chemischen Anordnungen von amorphen B–C–N Schichten hergestellt wurde. Das Verhältnis kann die allgemeine Darstellung der Verteilung von mechanischen Eigenschaften im ternären B–C–N Phasendiagramm angeben. Dadurch kann es die experimentellen Arbeiten anleiten, um diese Zusammensetzungen mit besseren mechanischen Eigenschaften herzustellen. Wir synthetisierten auch amorphe B–C–N
Schichten, indem verschiedene experimentelle Parameter geändert wurden, um unsere theoretischen Ergebnisse zu verifizieren. Die erhaltenen experimentellen Zusammensetzungen liegen meist, nachgewiesen durch theoretische Berechnungen, in dem Bereich geringer Bildungsenergie, entsprechend der am einfachsten herzustellenden Zusammensetzung. Mit anderen Worten, unsere experimentellen Arbeiten können die theoretischen Arbeiten mit hinreichender Genauigkeit reproduzieren.
    Neben B–C–N Materialien wurden Si–C–N Materialien hergestellt in der Erwartung die Beziehungen zwischen mechanischen Parametern, wie das Verhältnis von Härte zu Elastizitätsmodul, für das kovalente amorphe Material zu Bextrahieren, da es bisher noch kein geeignetes Modell zur Berechnung der Härte von amorphen Materialen gibt. Wenn einige andere mechanische Größen ermittelt werden, die in einem guten Zusammenhang mit der Härte stehen, dann kann die Härte indirekt durch theoretische Berechnungen ermittelt werden. Außerdem wurden Substrateffekte für solche kovalent amorphen Materialen diskutiert.
AU  - Zhuang, Chunqiang
DA  - 2013
KW  - Hartstoff
KW  - superharte Phasenbildung
KW  - theoretische Berechnung
KW  - Si,B,C,N Materialien
KW  - XPS
KW  - superhard phase
KW  - structural models
LA  - eng
PY  - 2013
TI  - Theoretical investigation and experimental confirmation of crystalline and amorphous Si, B, C, N–based hard materials
UR  - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:467-7538
Y2  - 2024-11-22T08:54:53
ER  -