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W-In体系溶质晶界偏聚行为的第一性原理计算

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王奇, 唐法威, 侯超, 吕皓, 宋晓艳. 2019: W-In体系溶质晶界偏聚行为的第一性原理计算, 物理学报, 68(7): 224-231. doi: 10.7498/aps.68.20190056
引用本文: 王奇, 唐法威, 侯超, 吕皓, 宋晓艳. 2019: W-In体系溶质晶界偏聚行为的第一性原理计算, 物理学报, 68(7): 224-231. doi: 10.7498/aps.68.20190056
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Wang Qi, Tang Fa-Wei, Hou Chao, Lü Hao, Song Xiao-Yan. 2019: First-principles calculations of solute-segreagtion of W-In alloys at grain boundaries, Acta Physica Sinica, 68(7): 224-231. doi: 10.7498/aps.68.20190056
Citation: Wang Qi, Tang Fa-Wei, Hou Chao, Lü Hao, Song Xiao-Yan. 2019: First-principles calculations of solute-segreagtion of W-In alloys at grain boundaries, Acta Physica Sinica, 68(7): 224-231. doi: 10.7498/aps.68.20190056
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W-In体系溶质晶界偏聚行为的第一性原理计算

  • 北京工业大学材料科学与工程学院,新型功能材料教育部重点实验室,北京 100124

First-principles calculations of solute-segreagtion of W-In alloys at grain boundaries

  • 摘要: 基于第一性原理构建了钨基合金体系的溶质偏聚模型,以W-In体系为例研究了不同浓度下溶质的晶界偏聚行为和成键特征,从电子结构层面揭示了W-In体系的键合作用,预测了W-In体系界面稳定性随溶质浓度的变化规律.结合键布居、电荷密度、差分电荷密度和态密度等电子结构分析,发现了W-In体系中溶质原子在偏聚过程中的键性转变特征,阐明了W-In键由晶粒内部的离子键过渡为晶界区域强共价键的微观机理.模型计算首次得到了W-In体系中溶质本征偏聚能随In浓度的非单调变化规律,结合键合作用和能量分析揭示了溶质浓度对本征偏聚能的影响机制.计算预测了W-In体系达到高热稳定性所需的最佳溶质浓度范围和应避开的溶质浓度范围.本研究为具有高温稳定性的钨基合金材料的设计与制备提供了理论基础和定量化指导.
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出版历程

W-In体系溶质晶界偏聚行为的第一性原理计算

  • 北京工业大学材料科学与工程学院,新型功能材料教育部重点实验室,北京 100124

摘要: 基于第一性原理构建了钨基合金体系的溶质偏聚模型,以W-In体系为例研究了不同浓度下溶质的晶界偏聚行为和成键特征,从电子结构层面揭示了W-In体系的键合作用,预测了W-In体系界面稳定性随溶质浓度的变化规律.结合键布居、电荷密度、差分电荷密度和态密度等电子结构分析,发现了W-In体系中溶质原子在偏聚过程中的键性转变特征,阐明了W-In键由晶粒内部的离子键过渡为晶界区域强共价键的微观机理.模型计算首次得到了W-In体系中溶质本征偏聚能随In浓度的非单调变化规律,结合键合作用和能量分析揭示了溶质浓度对本征偏聚能的影响机制.计算预测了W-In体系达到高热稳定性所需的最佳溶质浓度范围和应避开的溶质浓度范围.本研究为具有高温稳定性的钨基合金材料的设计与制备提供了理论基础和定量化指导.

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