Ni对bcc-Fe/ε-Cu界面影响的第一性原理研究

稀有金属, 2016, 40(1): 92-96. doi: 10.13373/j.cnki.cjrm.2016.01.015

Ni对bcc-Fe/ε-Cu界面影响的第一性原理研究

王海燕 ^1, , 高雪云 ^2, , 任慧平 ^3, , 李德超 ^4, , 刘宗昌 ^5,

1.内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室,内蒙古包头014010

2.内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;中冶东方工程技术有限公司长材事业部,内蒙古包头014010

3.内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室,内蒙古包头014010

4.内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室,内蒙古包头014010

5.内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头,014010

基金项目: 国家自然科学基金项目(50361001)资助

关键词： Ni , bcc-Fe , Cu , 第一性原理

First-Principles Study of bcc-Fe/ε-Cu Interface with Different Ni Contents

Keywords： Ni , bcc-Fe , Cu , first-principles

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,研究了Ni对bcc-Fe/ε-Cu界面结合的影响.建立了ε-Cu在bcc-Fe的析出模型,选取界面两侧不同阵点位置,计算Ni在不同位置的偏聚能,分析了Ni在界面区域的占位倾向,在此基础上探究了Ni对bcc-Fe/ε-Cu界面结合的影响.利用Rice-Wang热力学模型的计算表明,当Ni原子处于偏聚能最低的位置时,能够强化界面的结合.而界面分离功计算结果显示,Ni偏聚于bcc-Fe/ε-Cu界面后,界面分离功由279.8 mJ ·m-2增加到286.7 mJ ·m-2,表明Ni偏聚后会使界面体系更加稳定.Ni偏聚于界面后对界面区域的电子结构也产生一定影响,差分电荷密度显示,与纯bcc-Fe/ε-Cu界面相比,Ni偏聚后会在其周围聚集较多的电子,且Ni与相邻原子之间电子云方向性更为明显;同时,Ni也使近邻Cu和Fe原子的态密度(DOS)向成键态偏移,这使得Ni偏聚加强了bcc-Fe/ε-Cu界面的结合,使界面区更为稳定.

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