TiB(001)/B2(011)异质界面原子尺度解析：稳定性与键合机制的第一性原理研究

本文通过第一性原理计算（DFT）揭示了TiB(001)/B2(011)异质界面的粘附强度（Wad）、界面能（γ）及电子耦合机制，发现BB/B2Nb界面因B-Nb离子/共价键及B-Ti共价键而表现出最优热力学稳定性（γ=-0.89 J/m2），为TiB增强Ti2AlNb基复合材料设计提供了原子尺度理论依据。

　　

Highlight

原子尺度阐明TiB(001)/B2(011)异质界面粘附与电子耦合：第一性原理揭示稳定性与键合机制

Computational details

采用密度泛函理论（DFT）框架下的CASTEP软件包，通过平面波超软赝势和广义梯度近似（GGA-PBE）泛函，计算了TiB(001)/B2(011)界面的粘附功（W_ad）、界面能（γ）及电子性质，并利用第一性原理分子动力学验证界面稳定性。

Bulk properties

B2相（空间群Pm₃m）与TiB相（空间群Pnma）的晶格参数计算结果与实验值高度吻合，为后续界面建模奠定基础。

Conclusion

1. 通过态密度（DOS）分析，B2和TiB相的金属性主要源于Ti-3d轨道，而Ti-Nb和Ti-Al共价键是B2相稳定的关键。

2. BB/B2_Nb界面凭借最小界面间距（0.17 ?）、最高粘附功（4.96 J/m²）和最低界面能（-0.89 J/m²），成为TiB(001)/B2(011)最稳定的平衡结构。

3. 电子性质计算表明，B-Nb离子/共价键与B-Ti共价键是BB/B2_Nb界面稳定的核心机制。