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Cr,Mo,Ni在-Fe(C)中的键合性质及对相结构稳定性的影响

王明军 李春福 文平 张凤春 王垚 刘恩佐

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Cr,Mo,Ni在-Fe(C)中的键合性质及对相结构稳定性的影响

王明军, 李春福, 文平, 张凤春, 王垚, 刘恩佐

The bond characters and phase stability effects of Cr Mo and Ni in bulk -Fe(C

Wan Ming-Jun, Li Chun-Fu, Wen Ping, Zhang Feng-Chun, Wang Yao, Liu En-Zuo
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  • 基于密度泛函理论第一性原理方法, 采用广义梯度近似下的PW91泛函形式, 计算了合金元素Cr, Mo, Ni固溶于 -Fe(C)的电子结构, 从重叠聚居数、 电荷布居数、态密度、差分电荷密度及结合能等计算结果分析探讨了合金元素在 -Fe(C)中的键合性质及对奥氏体相稳定性的影响. 结果表明: Cr, Mo在奥氏体晶胞中都存在金属键、共价键和微弱的离子键的共同作用, 而Ni仅有金属键和共价键作用, 几乎不受离子键作用, 成键轨道主要是Cr, Mo, Ni的d 轨道与Fe 3d, C 2p轨道的交互作用形成的. 依据合金元素对 -Fe(C)电子结构的影响, 探讨了Cr, Mo, Ni固溶后对奥氏体相稳定性的影响.
    Based on density functional theory and using the first-principle method, the electronic structures of -Fe(C) with Cr, Mo, and Ni are calculated within the generalized gradient approximation (GGA)-PW91. Meanwhile, the effects of alloys on the bonding characters and austenitic stability are studied by the overlap population, mulliken charge population, density of states, charge density difference, and cohesive energy. The results show that there coexist the metallic bond, covalent bond and weak ionic bond in each of -Fe(C)-Cr and -Fe(C)-Mo unit cell, while only metallic bond and covalent bond coexist in -Fe(C)-Ni. The bonding orbit is mainly determined by the interactions between the d orbits of alloy atoms and the orbits of Fe 3d and C 2p. Moreover, the effects of Cr, Mo, Ni solution on austenitic stability are investigated by studying the influence of alloy element on -Fe(C) electronic structure.
      通信作者: 李春福, lichunfu10@163.com
    • 基金项目: 国家高新技术研究发展计划(批准号: 2006AA06A105)和西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室基金(批准号: PLN0609)资助的课题.
      Corresponding author: Li Chun-Fu, lichunfu10@163.com
    • Funds: Project supported by the National High Technology Research and Development Program of China (Grant No. 2006AA06A105) and the Fund of State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation of China (Grant No. PLN0609).
    [1]

    Dai Q X 2005 Metal Material Science (Beijing: Chemical Industry Press) p7 (in Chinese) [戴起勋 2005 金属材料学 (北京: 化学工业出版社) 第7页]

    [2]

    He L, Lu J D, Xiong Y Z 2000 J. Guizhou Indust. Univ. (Natural Science) 29 45 (in Chinese) [何力, 卢锦德, 熊玉竹 2000 贵州工业大学学报 (自然科学版) 29 45]

    [3]

    Liu Z Y, Dong C F 2009 J.Mater.Sci. 44 4228

    [4]

    Irvine K J 1999 JISI 193 218

    [5]

    Sun Z G 2007 Ph. D. Dissertation (Nanjing: Nanjing University of Science and Technology (in Chinese) [孙振国 2007 博士学位论文 (南京: 南京理工大学)]

    [6]

    Gebhardt T, Music D, Kossmann D, et al. 2011 Acta Mater. 59 3145

    [7]

    Ohnuma T, Soneda N, Iwasawa M 2009 Atca Mater. 57 5947

    [8]

    Lu X P, Zhang C L, Wang X H 2013 J. Taiyuan Univ. Sci. Technol. 44 683 [户秀萍, 张彩丽, 王小宏 2013 太原理工大学学报 44 683]

    [9]

    Xie X D 1998 Band Theory of Solid (Shanghai: Fudan University Press) p157 (in Chinese) [谢希德 1998 固体能带理论(上海: 复旦大学出版社)第157页]

    [10]

    10 Gao Z Y, Tan C L, Li M 2009 Rare Metal Mater. Engineer. 38 1426 (in Chinese) [高智勇, 谭昌龙, 李明 2009 稀有金属材料与工程 38 1426]

    [11]

    Kresse G, Joubert D 1999 Phys. Rev. B 3 1758

    [12]

    Dreizler R G, Gross E K U 1990 Density Functional Theory(Berlin: Springer-Ver tag) p136

    [13]

    Deng Z H, Yan J F, Zhang F C, Wang X W, Xu J P, Zhang Z Y 2007 Acta Photon. Sin. 36 110

    [14]

    Huang Z W, Zhao H Y, Hou H 2011 Rare Metal Mater. Engineer. 40 2136 (in Chinese) [黄志伟, 赵宇宏, 候华 2011 稀有金属材料与工程 40 2136]

    [15]

    Du X M, Li W H, Wu E D WOS:0003214745000252013 Rare Metal Mater. Engineer. 42 1215 (in Chinese) [杜晓明, 李武会, 吴二冬 2013 稀有金属材料与工程 42 1215]

    [16]

    Wang X R2009 Ph. D. Dissertation (Harbin: Harbin Industrial University) (in Chinese) [汪向荣 2009 博士学位论文 (哈尔滨: 哈尔滨工业大学)]

    [17]

    Perdew J P, Burke K, Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 7 3865

    [18]

    Weizsacker C F 1993 Z. Phys. 96 431

    [19]

    Li M Q, Yao X Y 2013 Rare Metal Materials and Engineering 42 925 (in Chinese) [李淼泉, 姚晓燕 2013 稀有金属材料与工程 42 925]

    [20]

    Monkorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B 13 5188

    [21]

    Pack J D, Monkhorst H J 1977 Phys. Rev. B 16 1748

    [22]

    Vanderbilt D 1990 Phys. Rev. B 41 7892

    [23]

    Feng J, Xiao B, Chen J C, Zhou T C 2009 Solid State Sci. 11 259

    [24]

    Shi D K 2003 Fundamentals of Materials Science (2nd Ed.) (Beijing: Mechanical Industry Press) p334 (in Chinese) [石德珂 2003 材料科学基础 (北京: 机械工业出版社)第334页]

    [25]

    Carbo-Dorca R 2004 J. Math. Chem. 36 231

    [26]

    Wu Z J, Hao X F, Liu X J, Meng J 2007 Phys. Rev. B 75 054115

  • [1]

    Dai Q X 2005 Metal Material Science (Beijing: Chemical Industry Press) p7 (in Chinese) [戴起勋 2005 金属材料学 (北京: 化学工业出版社) 第7页]

    [2]

    He L, Lu J D, Xiong Y Z 2000 J. Guizhou Indust. Univ. (Natural Science) 29 45 (in Chinese) [何力, 卢锦德, 熊玉竹 2000 贵州工业大学学报 (自然科学版) 29 45]

    [3]

    Liu Z Y, Dong C F 2009 J.Mater.Sci. 44 4228

    [4]

    Irvine K J 1999 JISI 193 218

    [5]

    Sun Z G 2007 Ph. D. Dissertation (Nanjing: Nanjing University of Science and Technology (in Chinese) [孙振国 2007 博士学位论文 (南京: 南京理工大学)]

    [6]

    Gebhardt T, Music D, Kossmann D, et al. 2011 Acta Mater. 59 3145

    [7]

    Ohnuma T, Soneda N, Iwasawa M 2009 Atca Mater. 57 5947

    [8]

    Lu X P, Zhang C L, Wang X H 2013 J. Taiyuan Univ. Sci. Technol. 44 683 [户秀萍, 张彩丽, 王小宏 2013 太原理工大学学报 44 683]

    [9]

    Xie X D 1998 Band Theory of Solid (Shanghai: Fudan University Press) p157 (in Chinese) [谢希德 1998 固体能带理论(上海: 复旦大学出版社)第157页]

    [10]

    10 Gao Z Y, Tan C L, Li M 2009 Rare Metal Mater. Engineer. 38 1426 (in Chinese) [高智勇, 谭昌龙, 李明 2009 稀有金属材料与工程 38 1426]

    [11]

    Kresse G, Joubert D 1999 Phys. Rev. B 3 1758

    [12]

    Dreizler R G, Gross E K U 1990 Density Functional Theory(Berlin: Springer-Ver tag) p136

    [13]

    Deng Z H, Yan J F, Zhang F C, Wang X W, Xu J P, Zhang Z Y 2007 Acta Photon. Sin. 36 110

    [14]

    Huang Z W, Zhao H Y, Hou H 2011 Rare Metal Mater. Engineer. 40 2136 (in Chinese) [黄志伟, 赵宇宏, 候华 2011 稀有金属材料与工程 40 2136]

    [15]

    Du X M, Li W H, Wu E D WOS:0003214745000252013 Rare Metal Mater. Engineer. 42 1215 (in Chinese) [杜晓明, 李武会, 吴二冬 2013 稀有金属材料与工程 42 1215]

    [16]

    Wang X R2009 Ph. D. Dissertation (Harbin: Harbin Industrial University) (in Chinese) [汪向荣 2009 博士学位论文 (哈尔滨: 哈尔滨工业大学)]

    [17]

    Perdew J P, Burke K, Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 7 3865

    [18]

    Weizsacker C F 1993 Z. Phys. 96 431

    [19]

    Li M Q, Yao X Y 2013 Rare Metal Materials and Engineering 42 925 (in Chinese) [李淼泉, 姚晓燕 2013 稀有金属材料与工程 42 925]

    [20]

    Monkorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B 13 5188

    [21]

    Pack J D, Monkhorst H J 1977 Phys. Rev. B 16 1748

    [22]

    Vanderbilt D 1990 Phys. Rev. B 41 7892

    [23]

    Feng J, Xiao B, Chen J C, Zhou T C 2009 Solid State Sci. 11 259

    [24]

    Shi D K 2003 Fundamentals of Materials Science (2nd Ed.) (Beijing: Mechanical Industry Press) p334 (in Chinese) [石德珂 2003 材料科学基础 (北京: 机械工业出版社)第334页]

    [25]

    Carbo-Dorca R 2004 J. Math. Chem. 36 231

    [26]

    Wu Z J, Hao X F, Liu X J, Meng J 2007 Phys. Rev. B 75 054115

  • [1] 袁文翎, 姚碧霞, 李喜, 胡顺波, 任伟. 第一性原理计算研究γ'-Co3(V, M) (M = Ti, Ta)相的结构稳定性、力学和热力学性质. 物理学报, 2024, 0(0): 0-0. doi: 10.7498/aps.73.20231755
    [2] 周金萍, 李春梅, 姜博, 黄仁忠. Co和Ni过量影响Co2NiGa合金晶体结构及相稳定性的第一性原理研究. 物理学报, 2023, 72(15): 156301. doi: 10.7498/aps.72.20230626
    [3] 姚熠舟, 曹丹, 颜洁, 刘雪吟, 王建峰, 姜舟婷, 舒海波. 氧氯化铋/铯铅氯范德瓦耳斯异质结环境稳定性与光电性质的第一性原理研究. 物理学报, 2022, 71(19): 197901. doi: 10.7498/aps.71.20220544
    [4] 杨顺杰, 李春梅, 周金萍. 磁无序及合金化效应影响Co2CrZ (Z = Ga, Si, Ge)合金相稳定性和弹性常数的第一性原理研究. 物理学报, 2022, 71(10): 106201. doi: 10.7498/aps.71.20212254
    [5] 刘飞, 文志鹏. Zr, Nb, V在α-Fe(C)中的占位、电子结构及键合作用的第一性原理研究. 物理学报, 2019, 68(13): 137101. doi: 10.7498/aps.68.20182282
    [6] 胡洁琼, 谢明, 陈家林, 刘满门, 陈永泰, 王松, 王塞北, 李爱坤. Ti3AC2相(A = Si,Sn,Al,Ge)电子结构、弹性性质的第一性原理研究. 物理学报, 2017, 66(5): 057102. doi: 10.7498/aps.66.057102
    [7] 赵佰强, 张耘, 邱晓燕, 王学维. Cu,Fe掺杂LiNbO3晶体电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2016, 65(1): 014212. doi: 10.7498/aps.65.014212
    [8] 潘凤春, 林雪玲, 陈焕铭. C掺杂金红石相TiO2的电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2015, 64(22): 224218. doi: 10.7498/aps.64.224218
    [9] 马振宁, 蒋敏, 王磊. Mg-Y-Zn合金三元金属间化合物的电子结构及其相稳定性的第一性原理研究. 物理学报, 2015, 64(18): 187102. doi: 10.7498/aps.64.187102
    [10] 周鹏力, 郑树凯, 田言, 张朔铭, 史茹倩, 何静芳, 闫小兵. Al-N共掺杂3C-SiC介电性质的第一性原理计算. 物理学报, 2014, 63(5): 053102. doi: 10.7498/aps.63.053102
    [11] 文平, 李春福, 赵毅, 张凤春, 童丽华. Cr,Mo,Ni在α-Fe(C)中占位、键合性质及合金化效应的第一性原理研究. 物理学报, 2014, 63(19): 197101. doi: 10.7498/aps.63.197101
    [12] 骆最芬, 陈星源, 林诗源, 赵宇军. BiXO3 (X= Cr, Mn, Fe, Ni)结构稳定性的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(5): 053102. doi: 10.7498/aps.62.053102
    [13] 范开敏, 杨莉, 孙庆强, 代云雅, 彭述明, 龙兴贵, 周晓松, 祖小涛. 六角相ErAx (A=H, He)体系弹性性质的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(11): 116201. doi: 10.7498/aps.62.116201
    [14] 苏锐, 龙瑶, 姜胜利, 何捷, 陈军. 外部压力下β相奥克托金晶体弹性性质变化的第一性原理研究. 物理学报, 2012, 61(20): 206201. doi: 10.7498/aps.61.206201
    [15] 李青坤, 孙毅, 周玉, 曾凡林. 第一性原理研究bct-C4碳材料的强度性质. 物理学报, 2012, 61(9): 093104. doi: 10.7498/aps.61.093104
    [16] 李青坤, 孙毅, 周玉, 曾凡林. 第一性原理研究hcp-C3碳体环材料的力学性质. 物理学报, 2012, 61(4): 043103. doi: 10.7498/aps.61.043103
    [17] 薛金祥, 章日光, 刘燕萍, 王宝俊. Ti, C, N在-Fe基中的合金化效应及对键合性质的影响. 物理学报, 2012, 61(12): 127101. doi: 10.7498/aps.61.127101
    [18] 胡玉平, 平凯斌, 闫志杰, 杨雯, 宫长伟. Finemet合金析出相-Fe(Si)结构与磁性的第一性原理计算. 物理学报, 2011, 60(10): 107504. doi: 10.7498/aps.60.107504
    [19] 刘柏年, 马颖, 周益春. 四方相BaTiO3缺陷性质的第一性原理计算. 物理学报, 2010, 59(5): 3377-3383. doi: 10.7498/aps.59.3377
    [20] 尚家香, 喻显扬. 3d过渡金属在NiAl中的占位及对键合性质的影响. 物理学报, 2008, 57(4): 2380-2385. doi: 10.7498/aps.57.2380
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-29
  • 修回日期:  2015-11-05
  • 刊出日期:  2016-02-05

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