congreso nacional de física

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