P,N影响Fe晶界结合的第一原理研究

本文利用第一原理离散变分方法,计算了轻杂质Ｐ、Ｎ在体心ＦｅΣ３（１１０）（１１１）晶界和Ｆｅ（１１１）表面的偏聚能,从能量方面对Ｐ、Ｎ的韧脆机制进行了探讨。结果表明,Ｐ在晶界上的偏聚能比表面上更高,更有利于偏聚在表面而非晶界,而Ｎ则相反。因此,Ｐ为脆性杂质,Ｎ为韧性杂质,此结果与实验观察相符,还分析了造成这一结果的化学因素和力学因素的影响,指出了在计算中对原子结构进行弛豫的必要性。     

Mo—La合金丝的表面偏析研究

用Auger电子能谱仪研究了Mo-4wt-％La合金丝的表面偏析。结果表明,La由晶界向表面扩散。建立了晶界扩散模型,由晶界扩散动力学分析了La的表面偏析,推算出La的晶界扩散激活能E_a=1.6eV。     

稀土Ce在α-Fe中占位倾向与作用机理的密度泛函理论研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势方法,结合广义梯度近似(GGA),计算了Ce原子在α-Fe晶内、晶界和自由表面的杂质形成能,在此基础上,研究了稀土元素Ce在α-Fe中的占位倾向,并根据Rice-Wang热力学模型讨论了Ce元素在晶界的韧脆化作用。结果表明:Ce倾向于偏聚在α-Fe晶界区,此外,Ce在晶界和自由表面的杂质形成能之差小于零。α-Fe晶界掺杂Ce前后的电子结构显示,Ce占位于晶界后,为掺杂区提供了更多的电子用于成键,与晶界上相邻Fe原子的作用加强,使掺杂区产生由金属键向离子键变化的趋势,也使晶界上Fe原子的成键态能量比重增加,从而增强了掺杂区原子之间的结合能力。同时,Ce加入后与晶界上Fe原子外层轨道发生较为强烈的相互作用,并使晶界上的原子成键区态密度左移,降低了体系总能量。     

Al-Zn-Mg-Cu超高强铝合金晶界偏聚与腐蚀机制研究

采用自编软件建立Al-Zn-Mg-Cu合金中α-Al、η(MgZn2)相及晶界含η相的α-Al大角度晶界原子集团模型.用递归法计算合金中Zn、Mg、Cu的环境敏感镶嵌能、原子相互作用能,α-Al和η相结合能、费米能级等电子参数.并依据电子参数分析合金的腐蚀特性.结果显示:合金元素Mg、Cu容易在晶界偏析,Mg、Zn形成η相原子集团.因Mg在晶界偏析,晶界析出的η相较为粗大,晶内形成的η相比较细小.计算还表明:η相的费米能级最高,在腐蚀过程中作为阳极优先溶解.合金元素Zn具有增大晶界、晶内电位差的作用,降低合金的抗腐蚀性.Cu能减小晶界与晶内费米能级差,降低晶界与晶内的电位差,具有减缓合金腐蚀的作用.     

结合晶界渗碳体的动力学模型计算真空渗碳的显微组织

摘要：在钢的真空渗碳中，通常短时间渗碳后接着扩散期，消除渗碳体（θ）膜，在晶界生长奥氏体（γ）。发现由于和分解的碳氢气体激烈反应，通过θ的溶解度增加表面γ中的C含量。按热力学条件认为是γ中过饱和石墨的亚稳平衡。根据此结果，不仅开发了C浓度分布，还有晶界θ定量评估的计算模型。     

锌铝合金中稀土及铁的晶界偏聚电子理论

根据分子动力学理论建立液态ZA27合金的原子集团,结合计算机编程构造出ZA27合金α相与液相共存时的原子构形及α相大角度重位点阵晶界模型.利用递归法计算铁、稀土元素固溶于晶粒内、游离于固液相界面及其在α相晶界处的环境敏感镶嵌能.结果表明:铁、稀土处于固液相界区比在晶内更稳定,这解释了铁、稀土在α相内溶解度很小,结晶时富集于固液相界前沿液体中,从而导致凝固结束后铁、稀土元素偏聚于晶界,并形成成分复杂的稀土化合物的事实.     

锌铝合金大角度晶界特性电子理论研究

    利用结构能和原子轨道自能差定义了原子的结合能和结合能差,并用递归法计算了ZA27合金中重位密度分别为1/5和1/9的α相大角度重位点阵晶界的电子结构.结果表明：重位密度越大,晶界结构能越低,从而越稳定.Fe,Y与晶界结合牢固,强化晶界,而Pb与晶界结合弱,降低晶界强度.合金元素或杂质容易偏聚在低重位密度晶界-即高指数晶界.重位密度大的晶界费米能级低于重位密度小的晶界,偏聚在晶界的杂质原子可以改变晶界的费米能级,影响晶界的电位, 进而影响合金的腐蚀性能.     

硼在金属间化合物Ni3Al晶界的平衡偏聚

应用扫描俄歇探针研究了硼在金属间化合物Ｎｉ３Ａｌ晶界的平衡偏聚特性。研究结果表明，硼在Ｎｉ３Ａｌ晶界的偏聚符合Ｌａｎｇｒｎｕｉｒ一ＭｃＬｅａｎ平衡偏聚理论；实验得到硼在Ｎｉ－２４ａｔ．－％Ａｌ合金中晶界偏聚自由能△Ｇ＝－２２１５９－２４．７４Ｔ（Ｊ／ｍｏｌ）：硼在Ｎｉ３Ａｌ晶界的偏聚受晶界结构和晶界化学环境的影响。不同结构的晶界存在着硼偏聚的不均匀性，硼在富镍晶界的偏聚比在富Ａｌ晶界更为显著，合金元素对硼在Ｎｉ３Ａｌ晶界偏聚的影响与其在Ｎｉ３Ａｌ中占据的亚阵位置有关。     

Nb双晶中晶界腐蚀与位向差的关系

用干涉显微镜研究了具有对称倾斜晶界的Nb双晶的晶界腐蚀。除了在靠近重合位置点阵(CSL)晶界处出现极小值外,腐蚀深度d是随位向差θ的增大而增加的。对小角度晶界,d随θ的变化遵循Read—Shockley关系。用计算机模拟方法计算了晶界的原子结构及其局部膨胀,用自由体积的变化解释了晶界腐蚀的结构依赖性。     

超低碳钢等温过程中杂质的晶界偏聚研究

用俄歇电子能谱（ＡＥＳ）和扫描电镜（ＳＥＭ）研究了超低碳钢在９００℃等温时Ｐ,Ｓ,Ｃ,Ｂ等杂质元素在晶界的偏聚问题,结果发现,等温初期Ｐ,Ｂ在晶界的含量出现峰值,保温一定时间后,晶界Ｓ含量也出现峰值碳的晶体含量随等温时间递增,长时间等温,偏聚到晶界的组元发生相互作用和位置竞争。