2020年7月7日
Skoltech人员连同他们的工业和学术合作伙伴的同事已经裂开了一个1960年代的谜题超硬硼化钨的晶体结构,可以在各种工业应用是非常有用的,包括钻探技术。
钨硼化首先捕获想象力的科学家在20世纪中期由于其硬度和其他有趣的力学性能。长期存在的难题之一是晶体结构W-B最高的阶段,所谓“WB4”,实验模型和理论预测之间存在很大差别。
“实验,晶体结构是由x射线结构分析。但大的不同原子散射横截面(重钨光硼)相比呈现硼原子的位置由x射线衍射过渡金属硼化物几乎没有可辨别的。这可以通过中子衍射来解决,但任何衍射方法只能给平均结构。如果无序的材料,其晶体结构的完整的知识(包括本地的原子排列)只能使用相结合的实验技术来获得(x射线、中子衍射)和材料科学的计算方法,”欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球亚历山大•Kvashnin Skoltech高级研究科学家和研究的第一作者,解释道。
2017年,安德烈Osiptsov和Artem r . Oganov Skoltech提出一个想法寻找超硬材料用于生产复合刀具上安装位,用于钻探石油和天然气井。欧洲杯足球竞彩
这个想法是好评Gazpromneft STC LLC公司之间的合作开始,Skoltech, Vereshchagin RAS的高压物理研究所。研究Artem r . Oganov Skoltech和初期预测WB5的存在,钨pentaboride,预计将比广泛使用碳化钨和类似的断裂韧性。
化合物被成功地在实验室中合成Vereshchagin研究所完成研究循环。在新的纸,Oganov和他的同事们表明,被“WB4”和新预测WB5实际上是相同的材料。
“我们研究了W-B系统为了预测稳定结构的高钨硼化,因为我们已经知道这一长期存在的难题。预测一个新的WB5结构是一个意外,特别是当它激动人心的属性高维氏硬度和断裂韧性,在高温下保持稳定。然后我们认为这种材料应该找到应用程序。我们的同事Vereshchagin研究所成功地合成它。衍射模式匹配理论预测很好,除了几个弱峰,在理论上存在,但不是在实验中。我们的预测WB5完美单晶结构,但当我们显示,实验产生无序WB5-x物质密切相关,”Kvashnin解释道。
研究者合成这种新材料,测量其属性,并显示一个意想不到的连接之间的两个化合物:新材料的晶体结构来源于WB5结构,有一定的障碍和非化学计量性(这意味着比例的元素成分不能被表示为一个小整数数字)的比例。
因此,新材料是表示不像WB5-x WB4但。其晶体结构被USPEX美好的预言,一个进化算法由Oganov和他的学生,和阐述了微观晶格模型。
由于WB5-x相对容易合成,其优良的高温力学性能和稳定性使它成为一个非常有前途的材料很多技术carbide-based钨复合材料在过去的90年里所主导。
“这个谜题是解决详细。我们有一个详细的微观描述这种材料及其结构,我们知道它可以采用的化学成分范围,及其属性。其他令人兴奋的游戏正在等待理论家的关注,”Artem r . Oganov说。
其他组织参与这项研究包括a . m .普罗霍罗夫普通物理研究所的RAS和RAS Vereshchagin高压物理研究所。
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