UN ESTUDIO SOBRE LA DUREZA Y SU CORRELACION CON LAS PROPIEDADES DEL MATERIAL WC A PARTIR DE PRIMEROS
PRINCIPIOS
Gladys Patricia Abdel Rahim Garzón1,2, Jairo Arbey Rodríguez M.2
1 PERSEO - Universidad Antonio Nariño2 GEMA – Grupo de Estudio de Materiales, Depto. De Física, Universidad Nacional.
RESUMENEl WC es un material que debido a sus propiedades tanto mecánicas como termodinámicas ha sido estudiado usando diversos métodos tanto teóricos y experimentales. En el presente trabajo se investiga sobre la densidad de estados con polarización de espín y la estructura de bandas en el volumen de equilibrio en las fases, NaCl y wurtzita usando primeros principios. Los cálculos que hemos realizado se basan en la Teoría del Funcional Densidad, tal como se halla implementado en el código WIEN2k. El intercambio y correlación se trataron con la aproximación del gradiente generalizado (GGA).
MÉTODOLos cálculos se realizaron usando la teoría de la densidad funcional (DFT). Las ecuaciones de Kohn-Sham se solucionaron con el método de ondas planas aumentadas y linealizadas, en su versión de potencial total (FP-LAPW), implementado en el WIEN2k. En los efectos de intercambio y correlación se usó gradiente generalizado (GGA) de Perdew, Burke y Ernzerhof .
RESULTADOS
Energía de cohesión para el WC en las fases NaCl y wurtzita.
120 130 140 150 160 170 180 190 200
-12.4-12.3-12.2-12.1-12.0-11.9-11.8-11.7-11.6-11.5-11.4-11.3
En
erg
ía (
eV
)
Volumen (Bohr3)
NaCl wurtzita
Parámetro Wurtzita NaCl ExperimentalNaCl
Otros autores NaCl
amin [Bohr] 5.91 8.27 8,02 8.10, 8.16 , 8.31
V[Bohr3] 171.28 141.66
B [GPa] 274 360 319
Emin -11.94 -12.31
Propiedades estructurales
-15 -10 -5 0 5 10
-3
-2
-1
0
1
2
3
Espín abajo
Espín arriba
DOS Total DOS W - orbital 6s DOS W - orbital 5d
Energía (eV)
DO
S (e
stad
os/e
V)
-15 -10 -5 0 5 10
-3
-2
-1
0
1
2
3
Espín abajo
Espín arriba
DOS Total DOS C - orbital 2s DOS C - orbital 2p
Energía (eV)
DO
S (e
stad
os/e
V)
DOS parcial y total del carbono para la fase wurtzita
DOS parcial y total del wolframio para la fase NaCl
INTRODUCCION
El WC tiene una gran variedad de aplicaciones industriales debido a sus propiedades mecánicas, eléctricas y químicas que lo hace atractivo en tribología, microelectrónica y catálisis heterogénea. Este material se ha trabajado en el volumen para estudiar sistemas de tamaño nano tales como nano-polvos, nano-alambres, nanotubos y nano-compuestos. Debido a su alta dureza, alta temperatura de fusión, acompañada de un módulo de elasticidad extremadamente alto superado sólo por el diamante y una conductividad térmica también alta. El WC es aplicable a dispositivos que se manejan a altas velocidades como rodillos y taladros.
NaCl wurtzita
-15 -10 -5 0 5 10
-2.5-2.0-1.5-1.0-0.50.00.51.01.52.02.5
Espín abajo
DOS Total DOS W - orbital 6s DOS W - orbital 5d
Espín arriba
Energía (eV)
DO
S (
es
tad
os
/eV
)
DOS parcial y total del wolframio para la fase wurtzita
-15 -10 -5 0 5 10
-2.5-2.0-1.5-1.0-0.50.00.51.01.52.02.5
Espín abajo
Espín arriba
DOS Total DOS C - orbital 2s DOS C - orbital 2p
Energía (eV)
DO
S (
es
tad
os
/eV
)
DOS parcial y total del carbono para la fase NaCl