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稀土La在α-Fe中占位倾向及对晶界影响的第一性原理研究

编号:FTJS05540

篇名:稀土La在α-Fe中占位倾向及对晶界影响的第一性原理研究

作者:王海燕; 高雪云; 任慧平; 张红伟; 谭会杰;

关键词:La; α-Fe; 晶界; 第一性原理;

机构: 内蒙古科技大学材料与冶金学院; 内蒙古白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室; 中冶东方工程技术有限公司长材事业部;

摘要: 本文采用重合位置点阵理论构建了α-Fe的Σ3[110](112)对称倾转晶界模型,通过基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了稀土La元素在α-Fe中的占位倾向.结果表明,La在α-Fe晶界的杂质形成能最低,因而La原子倾向于占据晶界区;掺杂La前后的α-Fe晶界电子结构计算结果显示,La占位于α-Fe晶界会使体系中的电荷发生重新分配,将提供更多电子用于晶界区成键,使得Fe原子得到更多的电子,这将导致掺杂区原子间结合有离子化趋势,从而使La与晶界区相邻Fe原子之间的相互作用加强,也使晶界原子与晶界两侧Fe原子的键合加强,从能量角度解释了材料宏观力学性能变化的原因;计算同时发现,La加入后,也使晶界上的原子成键区态密度左移,降低了体系的总能量,使晶界结构更为稳定.

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