硼在fcc-Fe晶界偏析及对界面结合能力影响的第一性原理研究

• 作者: 徐攀攀 韩培德 张竹霞 张彩丽 董楠 王剑
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 奥氏体钢 硼 第一性原理 偏析 界面结合能力
• 年，卷（期）: 2021,（16）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:结构、力学和热学性质|CONDENSED MATTER: STRUCTURAL, MECHANICAL, AND THERMAL PROPERTIES
• 页码范围: 235-243
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.70.20210361

摘要

基于第一性原理的密度泛函理论计算了B在fcc-Fe的Σ3(112),Σ5(210),Σ5(310),Σ9(114),Σ9(221)和Σ11(113)六种对称倾斜晶界的偏析行为,从原子和电子层次揭示了B的偏析机制.结果表明:B更易偏析于Σ5(210),Σ5(310)和Σ9(114)晶界,而在Σ9(221),Σ3(112)和Σ11(113)晶界偏析的倾向较弱;B优先占据配位数最大、五面体或六面体构型的位置;拉伸实验和Rice-Wang热力学模型计算表明,B在晶界的偏析可提高界面的结合能力;B在Σ9(114)晶界偏析后电子结构引起局部电荷密度增加导致的化学效应优于结构变化带来的不利影响,B-p电子与Fe-s电子间的强相互作用提高了界面的结合能力.本研究结果对B优化奥氏体不锈钢界面结构具有一定指导作用.