Geçiş metali karbürlerinin yüksek basınç etkisiyle yapısal faz dönüşümleri

Abstract

Bu çalışmada bazı geçiş metali karbürlerinin yüksek basınç etkisiyle yapısal faz dönüşümleri SIESTA paket programı ile araştırıldı. Çalışmalar yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) çerçevesinde genelleştirilmiş gradyent yaklaşımı (GGA) kullanılarak yapıldı. Malzemelere 0 GPa 'dan başlanılarak kademeli artışlarla basınçlar uygulandı. Uygulanan her bir basınç değeri için malzemelerin uzay grupları ve örgü parametreleri belirlendi. ZrC ve HfC için ikişer, NbC ve TaC için ise birer yüksek basınç fazına rastlandı. Bu fazlar, ZrC ve HfC için sırasıyla 60 ve 80 GPa' da Fm3 ?m uzay grubuna sahip fazlar iken ZrC, HfC, NbC ve TaC için sırasıyla 320, 300, 60 ve 62 GPa'da C2/m uzay grubuna sahip fazlardır. Bu faz dönüşümleri sırasında ZrC için Imm2 uzay grubuna sahip bir ara faz, NbC için Cmc2_1, P21, P1 ?, C2/c, Fm3 ?m uzay gruplarına sahip beş farklı ara faz ve TaC için ise Ama2, Amm2, Fm3 ?m uzay gruplarına sahip üç farklı ara faz elde edildi. Faz dönüşüm basınçlarını deneysel sonuçlarla kıyaslayabilmek için toplam enerji ve entalpi hesaplamaları yapıldı.

In this study, the pressure induced phase transformations of some transition metal carbides have been investigated using SIESTA package program. The studies were performed using the generalized gradient approximation (GGA in the context of density functional theory (DFT). Pressures were applied in gradual increments starting from 0 GPa to the materials. For each applied pressure value, the space groups and lattice parameters of the materials were determined. Two high pressure phases were found for each of ZrC and HfC and one high pressure phase was found for each of NbC and TaC. These phases for ZrC and HfC possess the space group Fm3 ?m at 80 GPa and 60 GPa while for ZrC, HfC, NbC and TaC possess the space group C2/m at 320, 300, 60 GPa and 62 GPa, respectively. During these phase transformations, there is one intermediate phase with space group Imm2 for ZrC, there are five different intermediate phases with space groups Cmc2_1, P21, P1 ?, C2/c, Fm3 ?m for NbC and there are three different intermediate phases with space groups Ama2, Amm2, Fm3 ?m for TaC. In order compare phase transition pressures with the experimental results, total energy and enthalpy calculations were carried out.