雜質(zhì)原子在B2-FeAl合金中擴(kuò)散性質(zhì)的理論研究.pdf

1、金屬間化合物FeAl合金具有優(yōu)異的抗氧化硫化性能、耐腐蝕性好、比強(qiáng)度高等被廣泛應(yīng)用，是一種良好的新型結(jié)構(gòu)材料。但材料在工藝生產(chǎn)及加載過程中不可避免的與氫、硫、碳元素反應(yīng)，導(dǎo)致材料室溫延展性降低并發(fā)生脆性斷裂與失效。微量(100ppm)的B能顯著提高合金的塑性和耐磨性。FeAl合金中點(diǎn)缺陷的類型及其擴(kuò)散與合金的蠕變、燒結(jié)、固態(tài)相變等性能密切相關(guān)。因此理論研究雜質(zhì)原子在合金中的擴(kuò)散規(guī)律及擴(kuò)散影響因素對改善材料性能具有重要的指導(dǎo)意義。本文采用

2、原子相互作用勢（EAM勢）通過分子靜力學(xué)方法模擬B、C、H雜質(zhì)原子在FeAl合金中的缺陷性質(zhì)與擴(kuò)散行為。
　　首先，分別通過分子靜力學(xué)計(jì)算了B2-FeAl的晶格常數(shù)、結(jié)合能、熔點(diǎn)和彈性常數(shù)，結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值和他人的計(jì)算值一致，可見本文選用的EAM勢模型是合理的。
　　接著，采用該模型計(jì)算雜質(zhì)原子B、C、H在FeAl合金塊體中的缺陷類型與擴(kuò)散機(jī)制，研究表明:B原子容易取代Al位，C原子容易取代Fe位，而H原子不能形成穩(wěn)定的取代缺陷

3、，易形成四面體間隙缺陷;塊體里雜質(zhì)原子所有的擴(kuò)散機(jī)制中間隙擴(kuò)散激活能最低，且H原子擴(kuò)散最快，B次之，最后是C原子。
　　其次，計(jì)算FeAl合金(100)-Al、(110)及(111)-Al的表面能，并計(jì)算B、C、H在這三個(gè)表面上的吸附與擴(kuò)散情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn):(110)面排列最緊密，表面能最低;研究的雜質(zhì)原子中，H吸附能最低，吸附能力最強(qiáng)，B原子次之;此外，雜質(zhì)在表面上的擴(kuò)散比塊體中的擴(kuò)散容易，H原子最容易擴(kuò)散，擴(kuò)散速度最快。