بررسی خواص حرارتی کاربید تیتانیم و کاربید زیرکونیم به عنوان تابعی از دما و فشار با استفاده از نظریه تابعی چگالی

کاربید تیتانیم (TiC) و کاربید زیرکونیم (ZrC)، به عنوان نمونه هایی از سرامیک های کاربیدی فلزات واسطه با ویژگی های عالی، از قبیل دمای ذوب بالا، استحکام و مقاومت فوق العاده زیاد تا دماهای بالا، چگالی کم، مقاومت در برابر اکسایش مطلوب، مقاومت در برابر خوردگی خوب، پایداری شیمیایی و عدم تغییر فاز تا فشارهای بالا، همواره مورد توجه بوده اند. این ویژگی های منحصربه فرد و کارآمد، در کنار هم، موجب استفاده گسترده این ترکیبات در ابزارهای برش، فناوری ذخیره سازی اطلاعات، پوشش های سخت و نازک حفاظت کننده از سطوح الکترونیکی و دستگاه های اپتوالکترونیکی شده است. در این پژوهش، با استفاده از روش نظریه تابعی چگالی و مدل شبه هارمونیک دبای، ویژگی های ساختاری و ترمودینامیکی دو ترکیب TiC و ZrC، به صورت تابعی از دما و فشار، بررسی شدند. نتایج ساختاری حاصل از به کارگیری معادلات حالت مختلف نشان داد که پارامترهای ساختاری با نتایج تجربی موجود مطابقت دارند. بررسی تاثیر دما و فشار بر مدول حجمی نشان داد که ZrC در برابر افزایش دما و TiC در برابر اعمال فشار، مقاومت خوبی دارند. همچنین، نتایج حاصل از بررسی کمیت هایی مانند انرژی آزاد گیبس، بیانگر ثبات بیشتر ZrC در برابر افزایش دما و توجیه کننده دمای ذوب بالای آن در مقایسه با TiC است. محاسبات انجام شده در خصوص ویژگی های ترمودینامیکی، نظیر دمای دبای، ظرفیت گرمایی ویژه در حجم و فشار ثابت و ضریب انبساط حرارتی نیز گواه عملکرد خوب ترکیبات ZrC و TiC در برابر دما و فشار است.

Keywords:

کاربید تیتانیم , کاربید زیرکونیم , نظریه تابعی چگالی , دما و فشار بالا , خواص مکانیکی و ترمودینامیکی