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合金元素对钢中NbC异质形核影响的第一性原理研究

熊辉辉 刘昭 张恒华 周阳 俞园

合金元素对钢中NbC异质形核影响的第一性原理研究

熊辉辉, 刘昭, 张恒华, 周阳, 俞园
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  • 为了探索不同合金元素对NbC异质形核的影响,本文利用第一性原理研究了合金元素X(X=Cr,Mn,Mo,W,Zr,V,Ti,Cu和Ni)对ferrite(100)/NbC(100)界面性质的影响,并且分析了上述合金元素掺杂前后界面的黏附功、界面能和电子结构.研究结果表明,Cr,V和Ti掺杂的界面具有负的偏聚能,说明它们容易偏聚到ferrite/NbC界面,但Mn,W,Mo,Zr,Cu和Ni却难以偏聚到此界面.当Mn,Zr,Cu和Ni取代界面处的Fe原子后,界面的黏附强度降低,即这些合金减弱铁素体在NbC上的形核能力.然而Cr,W,Mo,V和Ti引入界面后,其黏附功比掺杂前的界面要大,且界面能均降低,即提高了界面的稳定性.因此,W,Mo,V和Ti,尤其是Cr,能够有效地促进铁素体形核和细化晶粒.电子结构分析表明,Zr和Cu引入界面后,界面处的Zr,Cu原子和C原子的相互作用变弱;然而Cr和W引入界面后,Cr,W和C原子之间形成了很强的非极性共价键,提高了ferrite/NbC界面的结合强度.
      通信作者: 熊辉辉, xionghui8888@126.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51404113,51404110)和江西理工大学创新训练项目(批准号:XZG-16-08-14)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-03-30
  • 修回日期:  2017-05-01
  • 刊出日期:  2017-08-20

合金元素对钢中NbC异质形核影响的第一性原理研究

  • 1. 上海大学材料科学与工程学院, 上海 200072;
  • 2. 江西理工大学冶金与化学工程学院, 赣州 341000
  • 通信作者: 熊辉辉, xionghui8888@126.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51404113,51404110)和江西理工大学创新训练项目(批准号:XZG-16-08-14)资助的课题.

摘要: 为了探索不同合金元素对NbC异质形核的影响,本文利用第一性原理研究了合金元素X(X=Cr,Mn,Mo,W,Zr,V,Ti,Cu和Ni)对ferrite(100)/NbC(100)界面性质的影响,并且分析了上述合金元素掺杂前后界面的黏附功、界面能和电子结构.研究结果表明,Cr,V和Ti掺杂的界面具有负的偏聚能,说明它们容易偏聚到ferrite/NbC界面,但Mn,W,Mo,Zr,Cu和Ni却难以偏聚到此界面.当Mn,Zr,Cu和Ni取代界面处的Fe原子后,界面的黏附强度降低,即这些合金减弱铁素体在NbC上的形核能力.然而Cr,W,Mo,V和Ti引入界面后,其黏附功比掺杂前的界面要大,且界面能均降低,即提高了界面的稳定性.因此,W,Mo,V和Ti,尤其是Cr,能够有效地促进铁素体形核和细化晶粒.电子结构分析表明,Zr和Cu引入界面后,界面处的Zr,Cu原子和C原子的相互作用变弱;然而Cr和W引入界面后,Cr,W和C原子之间形成了很强的非极性共价键,提高了ferrite/NbC界面的结合强度.

English Abstract

参考文献 (32)

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