金属元素掺杂α-Fe(N)体系的电子结构及力学性能的第一性原理计算

摘要：

基于第一性原理研究M(M=Ti,V,Cr,Mn,Co和Ni)掺杂α Fe(N)的结合能、电子结构及力学性能.计算结果表明,Ti和V优先占据晶胞的顶角位置,Cr和Mn优先占据晶胞的体心位置,Co和Ni与N不相邻时结构最稳定.Ti与V的掺杂加强了晶胞的稳定性,Cr,Mn与Ni的掺杂削弱了晶胞的稳定性,Co的掺杂不影响晶胞的稳定性.这些过渡金属在α-Fe晶胞中均存在金属键和离子键的共同作用,成键轨道主要来自M3d,Fe4s3p3d与N2p.与纯α-Fe体系相比,掺杂体系刚性均变强,经计算可得α-Fe(N)-V体系的弹性模量E、剪切模量G和体积模量B均为最大值,即掺杂V可显著提高材料的力学性能,V是最有效的固氮元素,与高氮钢冶炼的实验结果相吻合.

关键词：第一性原理、高氮钢、电子结构、弹性常数

所属期刊栏目：47

分类号：TG146(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51364031,51774190

在线出版日期：2019-10-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：72-77