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Materials & Design v.117, 2017년, pp.353 - 362   SCIE
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Carbon-rich superhard ruthenium carbides from first-principles

Zhao, S. Yang, Y. Lu, J. Wu, W. Sun, S. Li, X. Zhao, X. Cao, S. Zhang, J. Ren, W.
  • 초록  

    Compounds formed by transition metals and light elements have attracted increasing attention owing to superior functionalities. Here, high throughput first-principles calculations are employed to investigate the crystal structures and physical properties of ruthenium carbides with various stoichiometries. It is found that the R3@?m-Ru 2 C, R3@?m-RuC, P3@?m1-Ru 2 C 3 , P3@?m1-RuC 2 , P3@?m1-RuC 3 and C2/c-RuC 4 are the ground states for the respective chemical compositions at ambient pressure, from a systematical investigation of both thermodynamic and mechanical stabilities, as well as phonon dispersions. Further calculations indicate that P3@?m1-RuC 3 and P6 3 /mmc-RuC 4 are ultra-incompressible with high bulk and shear modulus. Subsequent empirical calculations predict that the carbon-rich P3@?m1-RuC 3 and P6 3 /mmc-RuC 4 are superhard materials with a large Vickers hardness of 45.1GPa and 41.5GPa, respectively. In addition, a strong covalent C?C bonding was observed from the electronic localization function contours of all the ground states, which is crucial for their excellent mechanical properties.


  • 주제어

    First-principles calculations .   Dynamical stabilities .   Mechanical properties.  

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