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Fe-Cr-Al合金氧化膜形成机理电子理论研究

张国英 张辉 方戈亮 罗志成

Fe-Cr-Al合金氧化膜形成机理电子理论研究

张国英, 张辉, 方戈亮, 罗志成
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出版历程
  • 收稿日期:  2008-11-07
  • 修回日期:  2008-11-14
  • 刊出日期:  2009-09-20

Fe-Cr-Al合金氧化膜形成机理电子理论研究

  • 1. 沈阳师范大学物理科学与技术学院,沈阳 110034
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:50671069),辽宁省教育厅科学研究计划(批准号:2008511,2007T165),沈阳市科技计划基金(批准号:1072026100)资助课题.

摘要: 通过自编软件建立了Fe-Cr-Al合金表面、氧化膜/基体界面模型,采用递归法计算了合金元素在Fe-Cr-Al合金表面、氧化膜/基体界面的环境敏感镶嵌能、亲和能、结合能、态密度等电子结构参数.从电子层次系统研究了Fe-Cr-Al合金氧化膜的形成机理、稀土元素和杂质硫对氧化膜形成过程及黏附性的影响机理.研究表明Fe-Cr-Al合金中Al的偏聚驱动力远大于Y,Cr.氧化初期氧从合金表面向合金内部扩散,合金内部Al向合金表面扩散,使合金形成富铝、氧表面层;氧与Al间的亲和力较大(亲和能低),氧原子容易与Al结合生成Al2O3保护膜;合金中加入Y后,Y在合金表面偏聚,抑制Al向合金表面扩散,氧化膜的横向生长得到有效控制,从而避免氧化膜皱褶形貌的发生,提高氧化膜的黏附性;合金内部的S通过扩散汇集在基体/氧化膜界面,S使界面区原子的总能增高,总态密度降低,减小了界面的稳定性,进而削弱氧化膜与合金基体的结合力.

English Abstract

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