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NiAl中Ni空位对杂质C原子的多重俘获及温度效应的第一性原理研究

胡雪兰 罗阳 赵若汐 胡艳敏 张艳峰 宋庆功

NiAl中Ni空位对杂质C原子的多重俘获及温度效应的第一性原理研究

胡雪兰, 罗阳, 赵若汐, 胡艳敏, 张艳峰, 宋庆功
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  • 本文应用基于密度泛函理论的第一原理方法,研究了NiAl金属间化合物中Ni空位对杂质C元素的多重俘获.研究结果表明:在Ni空位存在时,单个C原子最易于存在于空位中心附近的富Ni八面体间隙位置且与邻近的Ni原子和Al原子之间存在共价键形式的相互作用.多个C原子在NiAl中倾向于以Sequential的方式被Ni空位俘获,进而形成CnVNi(n=1,2,3,4)团簇.通过电荷密度和差分电荷密度分析得到,当Ni空位俘获多个C原子后,C原子之间有着优先于自身成键的特性.进一步,我们应用热力学模型计算了温度对于CnVNi(n=1,2,3,4)团簇浓度及空位浓度的影响.研究表明本征Ni空位的浓度会随着温度的升高而升高.在NiAl金属间化合物中,大多数的杂质C原子会被Ni空位俘获而不是存在于远离Ni空位的八面体间隙位置.由于C原子被Ni空位俘获的过程是一个放热过程,使得体系温度升高,因此会进一步激发更多的Ni空位产生.但是在一定的温度范围内(温度小于700 K时),Ni空位均以CnVNi团簇的形式存在.
      通信作者: 胡雪兰, huxlemma@163.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金(批准号:51201181)和中国民航大学科研启动基金(批准号:08QD14X)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-29
  • 修回日期:  2016-07-25
  • 刊出日期:  2016-10-05

NiAl中Ni空位对杂质C原子的多重俘获及温度效应的第一性原理研究

  • 1. 中国民航大学中欧航空工程师学院, 天津 300300;
  • 2. 中国民航大学理学院, 天津 300300
  • 通信作者: 胡雪兰, huxlemma@163.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金青年科学基金(批准号:51201181)和中国民航大学科研启动基金(批准号:08QD14X)资助的课题.

摘要: 本文应用基于密度泛函理论的第一原理方法,研究了NiAl金属间化合物中Ni空位对杂质C元素的多重俘获.研究结果表明:在Ni空位存在时,单个C原子最易于存在于空位中心附近的富Ni八面体间隙位置且与邻近的Ni原子和Al原子之间存在共价键形式的相互作用.多个C原子在NiAl中倾向于以Sequential的方式被Ni空位俘获,进而形成CnVNi(n=1,2,3,4)团簇.通过电荷密度和差分电荷密度分析得到,当Ni空位俘获多个C原子后,C原子之间有着优先于自身成键的特性.进一步,我们应用热力学模型计算了温度对于CnVNi(n=1,2,3,4)团簇浓度及空位浓度的影响.研究表明本征Ni空位的浓度会随着温度的升高而升高.在NiAl金属间化合物中,大多数的杂质C原子会被Ni空位俘获而不是存在于远离Ni空位的八面体间隙位置.由于C原子被Ni空位俘获的过程是一个放热过程,使得体系温度升高,因此会进一步激发更多的Ni空位产生.但是在一定的温度范围内(温度小于700 K时),Ni空位均以CnVNi团簇的形式存在.

English Abstract

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