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合金元素Mn对bcc Fe中刃型位错上扭折电子结构影响的第一原理研究

陈丽群 , 邱正琛

金属功能材料 doi:10.3969/j.issn.1005-8192.2007.03.005

用基于密度泛函理论的自洽离散变分方法研究了合金元素Mn对bcc Fe中[100](010)刃型位错上扭折的电子结构的影响,计算了格位能、原子间相互作用能、电荷密度及态密度等物理参量.计算结果表明:Mn引入扭折后,由于Mn原子的3d轨道与近邻Fe原子的3d之间的杂化,使Mn与近邻原子之间及基体原子之间的相互作用加强,阻碍扭折的侧向运动,即对位错运动起了较强的钉扎效应,导致固溶强化.

关键词: 刃型位错 , 扭折 , 合金元素 , 电子结构

Fe中刃型位错扭折处掺S的电子结构

陈丽群 , 邱正琛

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2007.10.002

用基于密度泛函理论的自洽离散变分方法研究了bcc Fe中[100](010)刃型位错扭折处掺S的电子结构,计算了杂质偏聚能、原子间相互作用能、电荷密度及态密度.计算结果表明:S引入体系后,电荷发生了重新分布,S原子得到电子,其周围Fe原子失去电子,且S原子的3p轨道与近邻Fe原子的3d4s4p轨道之间杂化,使得它们之间的成键有较强的方向性,可影响材料的韧性;而近邻Fe原子因失去电子使自身之间相互作用比未掺杂时减弱,有利于扭折的迁移,可能影响材料的强度.

关键词: bcc Fe , 电子结构 , 刃型位错 , 扭折 , S元素

铝合金中刃型位错与合金元素相互作用的分子动力学模拟研究

刘明辉 , 肖伟 , 王建伟 , 王立根

稀有金属 doi:10.13373/j.cnki.cjrm.XY15031906

采用分子动力学方法和修正的嵌入原子势(MEAM),系统地研究了Mg,Si,Fe 3种元素与Al刃型位错的相互作用.研究结果表明,在铝合金中,Mg,Si,Fe 3种合金元素都易于偏聚到位错周围,且Mg和Si与位错的相互作用强于Fe,展现了更良好的固溶强化效果.另外,为了阐明时效强化时铝合金中元素聚集对材料力学性能的影响,进而研究了不同尺寸的Mg团簇与位错的相互作用,研究发现铝合金中的大尺寸的团簇与位错相互作用更强烈,与位错相互吸引,产生明显的钉扎作用,阻碍位错的运动.本研究从原子尺度分析了铝合金中不同种类元素(Mg,Si,Fe)和不同尺寸的元素团簇与位错的相互作用,阐述了时效过程中合金元素对材料强化的影响,为今后实验和新型铝合金的开发提供了理论指导.

关键词: 铝合金 , MEAM , 团簇 , 刃型位错

Fe中刃型位错及其掺杂体系的电子结构

牛原 , 赵栋梁 , 王崇愚

金属学报

用DMol团簇方法研究了bccFe[100](010)刃型位错及其掺杂(碳,氮,磷)体系的电子结构,给出了Fe中刃型位错及其掺杂体系的能量参数(结合能、格位能及杂质形成能)和掺氮体系的差分电荷密度.结果表明,杂质与位错芯区近邻基体原子间存在电荷关联区,它反映了位错芯区轻杂质及其近邻基体原子间存在相互作用Fe中刃型位错芯区能量计算表明:位错芯区具有捕获轻杂质(碳,氮,磷)的作用,反映了Cottrell气团的量子力学效应.

关键词: 刃型位错 , null , null

Fe中刃型位错芯的模型建立及电子结构研究

党宏丽 , 王崇愚 , 赵栋梁

金属功能材料 doi:10.3969/j.issn.1005-8192.2004.01.004

本文用密度泛函理论框架下的离散变分方法(DVM)研究了bccFe[100](001)刃型位错体系的电子结构,给出了结合能、原子间相互作用能以及电荷转移信息.结果表明:通过结合能的计算可确立用于电子结构研究的团簇平衡构型.此外,原子间相互作用能的计算以及差分电荷密度分析表明在位错芯的压缩区,沿滑移面的原子对之间的化学键较强,而垂直于滑移面的键较弱.反之在位错的膨胀区,沿滑移面的原子对之间的化学键较弱,而垂直于滑移面的键较强,预期与位错承受外力作用时的原子错动变化以及位错在晶体中的运动相关.

关键词: 第一原理 , 电子结构 , 刃型位错

Fe中刃型位错及其掺杂体系的电子结构

牛原 , 赵栋梁 , 王崇愚

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2001.03.004

用DMol团簇方法研究了bccFe[100](010)刃型位错及其掺杂(碳,氮,磷)体系的电子结构,给出了Fe中刃型位错及其掺杂体系的能量参数(结合能、格位能及杂质形成能)和掺氮体系的差分电荷密度.结果表明,杂质与位错芯区近邻基体原子间存在电荷关联区,它反映了位错芯区轻杂质及其近邻基体原子间存在相互作用Fe中刃型位错芯区能量计算表明:位错芯区具有捕获轻杂质(碳,氮,磷)的作用,反映了Cottrell气团的量子力学效应.

关键词: 刃型位错 , 电子结构 , 掺杂效应

用改进分析型嵌入原子法计算金属钼中刃位错的弛豫结构和应变能

张建民 , 解丽娟 , 徐可为

金属学报

把MAEAM与MD模拟方法相结合,从原子尺度对BCC金属Mo中的a[100]刃型位错的弛豫结构和能量进行了计算机模拟.结果表明:其弛豫结构具有C2V型群对称性;当离位错线的径向距离R≥1.5b=4.72Å时,单位长度位错线的应变能Es与ln(R/2b)成线性关系,由此确定的位错芯区半径rc=4.72Å;由线性拟合的截距和斜率确定的位错芯区的畸变能Ecore=1.6334eV/Å,K=0.10eV/Å3接近弹性理论的计算值(K=μ/4π(1-υ)=0.088eV/Å3)

关键词: Mo , edge dislocation , structure , energy

Fe中刃型位错扭折处掺S的电子结构

陈丽群 , 邱正琛

金属学报

用基于密度泛函理论的自洽离散变分方法研究了轻元素S对bcc Fe中[100](010)刃型位错上扭折的电子结构的影响,计算了杂质偏聚能、原子间相互作用能、电荷密度及态密度等物理参量。计算结果表明:S引入体系后,电荷发生了重新分布,S得到电子,其周围Fe原子失去电子,分析发现S原子的3p轨道与近邻Fe原子的3d4s4p轨道之间杂化,S与近邻Fe原子之间有较强的相互作用,而近邻基体原子本身之间相互作用比未掺杂时减弱,有利于扭折的迁移,杂质S原子与基体原子间的成键主要是d 、p轨道起作用,使得它们之间的成键有较强的方向性,使材料的强度降低、韧性减小。

关键词: bcc , null , null , null , null , null

分子动力学模拟研究单个刃型位错对NiAl马氏体相变的影响

沙宪伟 , 张修睦 , 李斌 , 李依依

金属学报

利用嵌入原子类型的势函数,通过分子动力学模拟方法研究了单个刃型位错对NiAl热诱发和应力诱发马氏体相变的影响,不受外力时,单个刃型位错的应变区不能诱发马氏体形核;位错在马氏体的长大过程中被继承,并可在相变的驱动下逐渐运动拉应力作用下,3R结构的应力诱发马氏体首先在位错芯附近形核,长大过程中先形成蝶状马氏体,随后位错多余半原子面的中部也发生了马氏体形核.刃型位错降低了应力诱发马氏体形核的激活能,并在相变中起到了塑性协调作用.

关键词: 马氏体相变 , edge dislocation , molecular dynamics simulation , embedded atom type potential , NiAl

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