Теоретическое изучение адгезии на границах раздела металл–диоксид циркония

Методами теории функционала электронной плотности (DFT) проведено систематическое изучение из первых принципов атомной и электронной структуры границ раздела между металлами с объемно-центрированной (ОЦК) и гранецентрированной (ГЦК) структурами и диоксидом циркония. Показано, что хорошие адгезионные свойства могут быть достигнуты на нестехиометрической полярной границе раздела Me(001)/ZrO$_2$(001) с ОЦК-металлами середины 4d–5d периодов (Mo, Ta, W, Nb). Зарядовый перенос от металла к оксидной подложке обусловливает сильную ионную природу химической связи на металлокерамических границах раздела. Проведен анализ структурных и электронных факторов, ответственных за понижение адгезии на разноориентированных границах раздела. Показано, что уменьшение адгезии на неполярной стехиометрической границе раздела (110) связано с увеличением интерфейсного расстояния, а также с уменьшением числа связей металл–кислород. Анализируется влияние легирования оксидами (CaO, MgO и Y$_2$O$_3$), стабилизирующими диоксид циркония при низких температурах, на энергию адгезии на Ме(001)/ZrO$_2$(001) интерфейсе.