Structural properties, phase stability, elastic properties and electronic structures of Cu–Ti intermetallics

Abstract

The structural properties, phase stabilities, anisotropic elastic properties and electronic structures of Cu-Ti intermetallics have been systematically investigated using first principles based on the density functional theory. The calculated equilibrium structural parameters agree well with available experimental data. The ground-state convex hull of formation enthalpies as a function of Cu content is slightly symmetrical at CuTi with a minimal formation enthalpy (-13.861 kJ/mol of atoms), which indicates that CuTi is the most stable phase. The mechanical properties, including elastic constants, polycrystalline moduli and anisotropic indexes, were evaluated. G/B is more pertinent to hardness than to the shear modulus G due to the high power indexes of 1.137 for G/B. The mechanical anisotropy was also characterized by describing the three-dimensional (3D) surface constructions. The order of elastic anisotropy is Cu 4 Ti 3 > Cu 3 Ti 2 > α-Cu 4 Ti > Cu 2 Ti > CuTi > β-Cu 4 Ti > CuTi 2 . Finally, the electronic structures were discussed and Cu 2 Ti is a semiconductor.

Efecto del contenido de titanio en la porosidad y dureza de un compuesto Cu-Ti-TiC sinterizado por descarga luminiscente anormal

“…En los contenidos superiores al 15% de titanio se ha observado que la combinación de Cu 3 Ti y CuTi 2 tienden a disminuir de manera acentuada la densidad del material, en razón a que estas fases son de estructura ortorrómbica y tetragonal. Las cuales en virtud de su cristalografía generan la formación de porosidad, ya que estas fases durante el proceso de sinterizado expanden el material al ocupar un mayor volumen; observándose en el Cu 3 Ti valores cercanos a 104,94 Å 3 [35] y 92,48 Å 3 [35] en el caso del CuTi 2 , en comparación a las materias principales de la matriz cobre-titanio que exhiben volúmenes de 47,67 Å 3 [33] y 35,46 Å 3 [33], respectivamente. Esto demuestra que la precipitación intermetálica tiene un papel importante en la formación de poro, debido a que el volumen que ocupan es mucho mayor en comparación a las fases en verde.…”

“…De acuerdo a esto, la contracción durante el enfriamiento no es la suficiente para compensar el cambio de volumen y el transporte de masa de las reacciones de formación de los intermetálicos, de modo que dejan porosidad que incrementa el volumen total final del compuesto. Al seguir este proceso es presumible que la inclusión de contenidos de titanio mayores permitirá obtener una inclinación de las reacciones de difusión hacia fases cada vez menos densas con estructuras del tipo ortorrómbico, que en el espectro de intermetálicos del sistema exhiben los menores valores de densidad y energía de Gibbs [33].…”

“…La aparición de los intermetálicos Cu 3 Ti y el CuTi 2 de manera paulatina explican los valores determinados ya que sus durezas son cercanas a estudios similares dentro del sistema, ya que estas fases poseen un valor intermedio entre las características metálicas y cerámicas, en las que el alto grado covalente de sus enlaces generan una limitación de la energía de deformación a causa del limitado número de planos de deslizamiento y al grado de anisotropía que presentan estas fases [33]. Además, este comportamiento se obedece al alto módulo de elasticidad de estas fases siendo reportados [32] valores de hasta 138,94 GPa para el Cu 3 Ti y 141,95 GPa para el CuTi 2 en comparación a las fases Cu (128,35 GPa) [41] y Ti (116 GPa) [42].…”

Phase stability, elastic and electronic properties of Hf–Rh intermetallic compounds from first-principles calculations

“…In the case of C 44 , it is interpreted as the resistance to monoclinic shear in the (100) plane, and is the critical parameter relating to the shear modulus. 64,65 In Table 2, the largest C 44 for HfRh 3 has suggested that HfRh 3 has the strongest resistance to shear in the (100) plane, while Hf 3 Rh 4 has the smallest C 44 to show the weakest resistance to shear in the (100) plane.…”

Isothermal Diffusion Behavior and Surface Performance of Cu/Ni Coating on TC4 Alloy

“…TC4 alloys have been broad utilized in petrochemical industry for their excellent corrosion resistance and high specific strength [1,2,3]. However, the poor thermal conductivity and wear resistance substantially restrict their large-scale application in oil and gas fields, especially as pipe coupling [4,5].…”