V, Mn, Mg在α-Fe（N）中占位及电子结构的第一性原理研究

论文摘要

氮（N）是冶炼不锈钢的重要合金化元素,具有强烈的奥氏体化能力,对于生产节镍型不锈钢而言, N不可或缺,但在常规冶炼工艺中,很难实现向钢中高效、经济的增N。基于第一性原理方法探讨了增氮过程中合金元素M（M=V, Mn和Mg）对N稳定性的影响,采用VASP软件计算了M（M=V, Mn和Mg）掺杂α-Fe（N）体系的择优占位、结合能、态密度及电荷密度。计算结果表明, V和Mg优先固溶在晶胞的顶角位置, Mn优先固溶在晶胞的体心位置。V的掺杂加强了晶胞的稳定性, Mn的掺杂略微降低晶胞的稳定性, Mg的掺杂显著降低晶胞的稳定性。V, Mn在α-Fe晶胞中均存在金属键和离子键的共同作用,成键轨道主要来自M 3d, Fe 4s 3p 3d与N 2p。当N掺杂在α-Fe体系的八面体间隙后,金属原子失去电子, N得到电子, V的掺杂显著加强了N与周围金属的相互作用, Mn与Mg的掺杂对周围Fe与N的作用相对不明显。

论文目录

• 1 计算模型和方法
•   1.1 建立计算模型
•   1.2 计算方法与参数设置
• 2 计算结果与讨论
•   2.1 掺杂原子的占位情况
•   2.2 结合能
•   2.3 态密度
•   2.4 电荷密度
• 3 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 刘香军,杨吉春,贾桂霄,杨昌桥,蔡长焜

关键词: 第一性原理,高氮钢,电子结构,稳定性

来源: 稀有金属 2019年12期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 金属学及金属工艺

单位: 内蒙古科技大学材料与冶金学院

基金: 国家自然科学基金项目(51174114,51774190)资助

分类号: TG142.1

DOI: 10.13373/j.cnki.cjrm.xy18080030

页码: 1357-1362

总页数: 6

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