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相似文献
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1.
在密度泛函理论的框架下,采用广义梯度近似(GGA)研究了合金化元素Al,Cr在α-Fe+(210)晶界共偏析的作用.结果表明Cr提高了Fe晶界结合,为韧性杂质;而Al减弱了晶界的结合,是脆性杂质.Cr不能够彻底地消除Al的脆化作用,反而使其脆性增强.基于偏聚能分析表明Cr能有效地抑制Al偏析到晶界,提高α-Fe的力学性能.  相似文献   

2.
王晓中  林理彬  何捷  陈军 《物理学报》2011,60(7):77104-077104
基于密度泛函理论方法,本文开展了氦掺杂AlΣ3((111)/180°)晶界数值模拟拉伸试验.计算结果表明,He在晶界中最低杂质形成能为2.942 eV,偏析到晶界的偏析能为0.085 eV;在拉伸条件下,清洁Σ3晶界的理论拉伸强度为9.65 GPa,拉伸断裂从晶界界面开始;而He掺杂后,晶界的理论拉伸强度下降到7.14 GPa,在断裂发生前应力曲线中出现平台效应,拉伸断裂从包含He杂质的界面开始.通过对比键长和电荷密度分布,本文认为He的满壳层电子结构一方面导致了He与Al之间 关键词: He 晶界 第一性原理计算 力学性质  相似文献   

3.
在密度泛函理论的框架下,采用广义梯度近似(GGA)研究了合金化元素Al,Cr在Fe (210)晶界共偏析的作用。结果表明Cr提高了Fe晶界结合,为韧性杂质;而Al减弱了晶界的结合,是脆性杂质。Cr不能够彻底地消除Al的脆化作用,反而使其脆性增强。基于偏聚能分析表明Cr能有效地阻止Al偏析到晶界,改变Fe的力学性能。  相似文献   

4.
采用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了稀土La和Al在bcc-Fe中Fe晶界处的协同作用影响.计算了La和Al在晶界、表面、晶内的形成能,建立La、Al共存于晶界模型,通过电荷密度、布居分布手段分析了La、Al原子对晶界的影响.结果表明:La、Al原子易偏聚在晶界处,且La-Al的原子间距与体系结合能成正比关系. La的掺杂改善了晶界处的电荷分布情况,促进了Al原子与周围Fe原子间的相互作用,态密度曲线的计算结果显示,La原子的加入能够使La、Fe及Al原子间的键的结合力更强,从而提高了界面结合强度.  相似文献   

5.
基于第一性原理的密度泛函理论计算了 B在fcc-Fe的∑3(112),∑5(210),∑5(310),∑9(114),∑9(221)和∑11(113)六种对称倾斜晶界的偏析行为,从原子和电子层次揭示了 B的偏析机制.结果表明:B更易偏析于∑5(210),∑5(310)和∑9(114)晶界,而在∑9(221),∑3(112)和∑11(113)晶界偏析的倾向较弱;B优先占据配位数最大、五面体或六面体构型的位置;拉伸实验和Rice-Wang热力学模型计算表明,B在晶界的偏析可提高界面的结合能力;B在E9(114)晶界偏析后电子结构引起局部电荷密度增加导致的化学效应优于结构变化带来的不利影响,B-p电子与Fe-s电子间的强相互作用提高了界面的结合能力.本研究结果对B优化奥氏体不锈钢界面结构具有一定指导作用.  相似文献   

6.
孟凡顺  李久会  赵星 《物理学报》2014,63(23):237102-237102
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了Zn偏析Cu晶界的原子构型和电子结构,分析了Zn偏析对Cu晶界力学性能的影响.结果表明,Zn以替换方式偏析到晶界处,Zn—Cu与Cu—Cu的成键方式类似,均为含有共价成分的金属键.Zn偏析导致少量电荷集聚于Zn与近邻Cu之间,有限地增强了晶界的结合.拉伸过程中Zn的d轨道定域性增强,Zn与近邻Cu间的电荷密度下降,削弱了Zn—Cu键,导致晶界断裂发生在Zn—Cu间.  相似文献   

7.
张颖  吕广宏  邓胜华  王天民 《物理学报》2006,55(6):2901-2907
基于密度泛函理论和局域密度近似的第一性原理方法,进行了Al晶界的第一性原理拉伸试验.得到Al晶界的理论拉伸强度为9.5 GPa,对应的应变为16%.根据价电荷密度、键长和原子构型随应变的变化,我们证实断裂发生在晶界面,其特征是所有界面键的断裂.同时还发现在周围原子键的数目减少的情况下,界面重构的Al-Al原子键具有共价键的性质.因此Al晶界依然保持着较高的界面强度. 关键词: Al晶界 第一性原理拉伸试验 理论拉伸强度  相似文献   

8.
双粒子模型的基础是描述原子之间相互作用势为EAM(embedded atom method)势的Monte Carlo模拟.模型建议:在Ni3Al晶界弛豫时,微量元素原子既被看作为偏析子又被看作为诱发子.作为偏析子它在晶界偏析(或富集),作为诱发子它诱发Ni原子在晶界偏析(或富集).可见本模型能解析共偏析(或共富集)现象.根据正(或诱发子)效应与负(或偏析子)效应的联合影响,模型解释了Ni在Ni3Al晶界最明显富集现象.  相似文献   

9.
利用正电子湮没技术(PAT)测量了不同化学计量比二元Ni3Al合金及不同Zr含量Ni3Al合金的正电子寿命谱,并估算了合金基体和晶界缺陷处的自由电子密度.结果表明,二元Ni77Al23合金的基体和缺陷态的自由电子密度都比二元Ni74Al26合金的高.Ni3Al合金晶界缺陷处开空间大于Ni空位或Al空位的开空间,晶界缺陷处的自由电子密度很低,金属键合力很弱.过化学计量比Ni74Al26合金的晶界缺陷开空间比亚化学计量比Ni77Al23合金的大,晶界结合力更弱.这是Ni74Al26合金更脆的原因.在Ni3Al合金中加入Zr,增加了合金中的金属键成分,使基体中的自由电子密度增加,增强了基体金属键合力,同时降低了合金的有序度,使合金晶界容易弛豫,晶界缺陷的开空间变小.另外,Zr原子偏聚到晶界,增加了晶界处的自由电子密度,同时引起晶界处Al贫化,减少了强共价性Ni-Al和Al-Al键,使晶界更易于变形,有利于提高合金的塑性.  相似文献   

10.
唐杰  张国英  鲍君善  刘贵立  刘春明 《物理学报》2014,63(18):187101-187101
采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,研究了杂质S对Fe/Al_2O_3界面结合的影响.计算结果表明:S在界面上Fe3原子处的界面偏析能最小,因此S易于向Fe3原子处偏析.Fe/Al_2O_3界面的结合主要受界面两侧Fe和O原子间相互作用控制.态密度、键重叠布居数和电子密度的计算结果均表明:S在界面处的偏析减弱了界面处Fe原子和O原子之间的相互作用,而且S的存在会引起Fe和O原子之间较强的静电排斥,这些导致了界面结合力的下降.研究结果可以使我们深入理解S在Fe-Cr-Al合金界面处的偏析造成氧化膜与合金基体结合减弱及氧化膜在S偏聚处剥离的机理.  相似文献   

11.
The nucleation and growth of Si has been investigated by TEM in a series of high purity melt spun Al–5Si (wt%)-based alloys with a trace addition of Fe and Sr. In the as-melt-spun condition, some twinned Si particles were found to form directly from the liquid along the grain boundary. The addition of Sr into Al–5Si-based alloys promotes the twinning of Si particles on the grain boundary and the formation of Si precipitates in the α-Al matrix. The majority of plate-shaped and truncated pyramid-shaped Si precipitates were also found to nucleate and grow along {111}α-Al planes from supersaturated solid solution in the α-Al matrix. In contrast, controlled slow cooling decreased the amount of Si precipitates, while the size of the Si precipitates increased. The orientation relationship between these Si precipitates and the α-Al matrix still remained cube to cube. The β-Al5FeSi intermetallic was also observed, depending on subsequent controlled cooling.  相似文献   

12.
Sliding behaviors of Σ9(221) grain boundary bicrystals have been investigated in pure metals (Al, Ag, Au, Cu, Pt and Co) and in segregated metals (Cu segregated by Al, Ag, Au, Pt and Co) by molecular dynamics simulations and first-principles calculations. The grain boundary energy, the atomic size and the electronegativity of the segregated elements were not critical for the occurrence of grain boundary sliding. On the other hand, the sliding rate increased as the minimum charge density decreased at the bond critical point. This was the case for both pure grain boundary models and segregated grain boundary models. Therefore, it seems that the sliding rate depends on atomic movement at sites with minimum charge density, irrespective of the elements involved and of the presence of segregated atoms.  相似文献   

13.
Oxide ion conductivity of the pure and aliovalent ion substituted rare-earth pyrohafnates in the series RE2−xSrxHf2O7 and RE2Hf2−xAlxO7 (RE=Gd and Nd; x=0–0.2) has been explored in the temperature range 400°C–700°C for the first time. It is seen that, conductivity is enhanced by doping 5 atom% Sr at the rare–earth site in these systems. Well defined impedance plots due to grain interior and grain boundary resistances were obtained in the Gd pyrohafnate with Sr substitution. The results of the conductivity variation for the pure, Sr and Al doped phases are explained on the basis of pyrochlore structure.  相似文献   

14.
合金元素韧化或脆化FeAl金属间化合物的微观机制   总被引:5,自引:0,他引:5       下载免费PDF全文
通过测量二元FeAl以及含B,Zr或Si的FeAl合金的正电子寿命谱参数,计算合金基体和缺陷处的价电子密度.结果表明,当Al原子和Fe原子结合形成FeAl合金时,Al原子提供价电子与Fe原子的3d电子形成局域的共价键.FeAl合金基体的价电子密度很低,FeAl合金中金属键和共价键共存.FeAl合金晶界缺陷的开空间大于Fe空位或Al空位的开空间,FeAl合金晶界处的金属键合力很弱.在FeAl合金中加入少量的B,一部分B原子以间隙方式固溶到FeAl基体中,增加基体的价电子密度;另一部分B原子偏聚到FeAl合金的晶界上,也增加了晶界处的价电子密度.在FeAl合金中加入Zr,增加了合金中的金属键成分,使基体中的价电子密度增加,增强了基体中金属键合力.Zr原子的加入还降低了FeAl合金的有序度,使合金晶界容易弛豫,晶界缺陷的开空间变小.Zr原子在晶界附近出现,还增加了晶界处的价电子密度.在FeAl中加入B或Zr有利于提高合金的韧性.在FeAl合金中加入Si,晶界处的Si原子与邻近的原子形成强的共价键,使得在晶界处参与形成金属键的价电子密度降低.在FeAl中加入Si使合金更脆. 关键词:  相似文献   

15.
合金元素Zr韧化不同计量比Ni3Al合金的微观机制   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
利用正电子湮没技术(PAT)测量了不同化学计量比二元Ni33Al合金及不同Zr含 量Ni33Al合金的正电子寿命谱,并估算了合金基体和晶界缺陷处的自由电子密度.结果表明,二元Ni7777Al2323合金的基体和缺陷态的自由电子密度都比二元 Ni7474Al2626合金的高. Ni33Al合金晶界缺陷处开空间大于Ni空位或Al空位的开空间,晶界缺 陷处的自 关键词: 3Al合金')" href="#">Ni33Al合金 微观机制 自由电子密度 韧化  相似文献   

16.
In this paper we investigate the atomic structure and composition of grain boundaries in Cu3Au (weakly ordered compound) and Ni3Al (strongly ordered compound). Computer simulations employing both the molecular statics and Monte Carlo methods were performed and the Finnis-Sinclair type many-body central force potentials used. First, grain boundaries in stoichiometric alloys are studied with the goal to investigate the impact of ordering strength on the grain boundary structure and composition. In Cu3Au grain boundaries may become compositionally disordered even at room temperature and the compositional disordering is associated with segregation of gold. In contrast, in Ni3Al grain boundaries remain compositionally ordered up to very high temperatures. Secondly, the structures of grain boundaries and the effect of Ni and Al segregation in non-stoichiometric Ni3Al are investigated. Nickel segregation leads to compositional disordering at grain boundaries, while aluminum segregation, which is strongly selective, leads to an ordered grain boundary structure with high Al content. The possible relationship between structural and compositional characteristics of grain boundaries and their mechanical properties, in particular the grain boundary brittleness and its alleviation by additional alloying, are then discussed in the light of the results of this study.  相似文献   

17.
双粒子模型的基础是描述原子之间相互作用势为EAM(embedded atom method)势的Monte Carlo模拟. 模型建议:在Ni3Al晶界弛豫时,微量元素原子既被看作为偏析子又被看作为诱发子. 作为偏析子它在晶界偏析(或富集),作为诱发子它诱发Ni原子在晶界偏析(或富集). 可见本模型能解析共偏析(或共富集)现象. 根据正(或诱发子)效应与负(或偏析子)效应的联合影响,模型解释了Ni在Ni3Al晶界最明显富集现象. 关键词: 偏析子与诱发子 基体效应 在晶界共富集 晶界内聚性  相似文献   

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