ИСТИНА

Наиболее развивающимся направлением в области сверхтвердых боридов является изучение борида вольфрама WB5-x, который был теоретически предсказан и экспериментально синтезирован с подтверждением уникальных механических свойств [1,2]. Наличие научных работ по родственным соединениям карбидов переходных металлов показало наличие эффекта термодинамической стабилизации за счет однородного распределения разных металлов по структуре кристалла [3]. Понимание того, как это скажется на механических свойствах, является также открытым вопросом для высших боридов вольфрама, так как эти соединения остаются не до конца изученными [4]. Следовательно, изучение механических и термодинамических свойств борида типа WB5-x с примесями различных переходных металлов является актуальным и важным исследованием. Все расчеты проводились с использованием программы VASP [5] в рамках метода DFT с обменно-корреляционным функционалом Perdew-Burke-Ernzerhof [6]. Для изучения влияния примеси переходного металла на структуру борида вольфрама была использована структурная модель WB4.2 [2]. Из этой модели была построена 1×1×2 суперячейка, в которой часть атомов W была заменена на другой переходный металл. Разупорядоченные по металлу структуры конструировались с использованием специального метода поиска квазислучайных структур [7]. В качестве примеси были рассмотрены 8 переходных металлов: Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta. Содержание примеси варьировалось от 10 до 100% с шагом в 10%. Для связывания структуры и её стабильности для каждого состава были рассчитаны энтальпии смешения и изменение параметра решетки по сравнению со структурами чистого борида переходного металла, как было предложено в работе [3]. Наименьшая энтальпия смешения оказалась для структуры с 30% Ti в структуре, т.е. W0.7Ti0.3B4.2. Для полученной структуры было проведено исследование механических свойств с использованием библиотеки elastool [8] и сравнение с чистым пентаборидом вольфрама. Таким образом, было показано изменение механических свойств за счет термодинамически выгодного добавления примеси в исходную структуру WB4.2. Список литературы. 1. Q. Gu et al., Adv. Mat. 20(19), 3620 (2008). 2. A. G. Kvashnin et al., Adv. Sci. 7(16), 2000775 (2020). 3. L. Shi-Yu et al., J. of Appl. Phys. 131(7), 075105 (2022). 4. R. Mohammadi et al., Chem. of Mat. 28(2), 632 (2016). 5. G. Kresse et al., Phys. rev. 59(3), 1758 (1999). 6. J. P. Perdew et al,. Phys. rev. 54(23), 16533 (1996). 7. A. O. Lyakhov et al., Comp. Phys. Com. 181(9), 1623 (2010). 8. Z-L. Liu, et al., Comp. Phys. Com. 270, 108180 (2022).