發(fā)布時(shí)間：2025-03-01 11:01

　　 采用基于密度泛函理論（DFT）的第一性原理,研究了Ni對(duì)bcc-Fe/ε-Cu界面結(jié)合的影響。建立了ε-Cu在bcc-Fe的析出模型,選取界面兩側(cè)不同陣點(diǎn)位置,計(jì)算Ni在不同位置的偏聚能,分析了Ni在界面區(qū)域的占位傾向,在此基礎(chǔ)上探究了Ni對(duì)bcc-Fe/ε-Cu界面結(jié)合的影響。利用Rice-Wang熱力學(xué)模型的計(jì)算表明,當(dāng)Ni原子處于偏聚能最低的位置時(shí),能夠強(qiáng)化界面的結(jié)合。而界面分離功計(jì)算結(jié)果顯示,Ni偏聚于bcc-Fe/ε-Cu界面后,界面分離功由279.8 m J·m^-2增加到286.7 m J·m^-2,表明Ni偏聚后會(huì)使界面體系更加穩(wěn)定。Ni偏聚于界面后對(duì)界面區(qū)域的電子結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生一定影響,差分電荷密度顯示,與純bcc-Fe/ε-Cu界面相比,Ni偏聚后會(huì)在其周圍聚集較多的電子,且Ni與相鄰原子之間電子云方向性更為明顯;同時(shí),Ni也使近鄰Cu和Fe原子的態(tài)密度（DOS）向成鍵態(tài)偏移,這使得Ni偏聚加強(qiáng)了bcc-Fe/ε-Cu界面的結(jié)合,使界面區(qū)更為穩(wěn)定。

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【部分圖文】：

圖1bcc-Fe/ε-Cu界面結(jié)構(gòu)模型

nhkorst-Pack特殊k網(wǎng)格點(diǎn)方法，選取了6×6×1的k網(wǎng)格。計(jì)算中的能量收斂標(biāo)準(zhǔn)為能量小于10－4eV，每個(gè)原子的剩余力小于0．001eV·nm－1。bcc-Fe/ε-Cu界面結(jié)構(gòu)模型如圖1所示，bcc-Fe和fcc結(jié)構(gòu)的ε-Cu之間為K-S位向關(guān)系:(111)ε-Cu/....

圖2Ni處于界面不同位置時(shí)的偏聚能Fig．2SegregationenergiesofNiatomatdifferentinterfacesites

94稀有金屬40卷圖2Ni處于界面不同位置時(shí)的偏聚能Fig．2SegregationenergiesofNiatomatdifferentinterfacesites韌化機(jī)制:ΔE=ΔEIF－ΔEFS(2)其中，ΔEIF和ΔEFS分別為雜質(zhì)偏聚在界面和自由表面時(shí)的結(jié)合能，通過(guò)下式....

圖3Ni偏聚前后bcc-Fe/Cu界面的差分電荷密度Fig．3Valencechargedensitydifferencesofbcc-Fe/ε-Cuin-terfacesystemsbeforeandafterNisegregation(a)(100)planeforbcc-Fe/ε-Cu;(b)(010)planeforbcc-

)和(010)面的差分電荷密度分布，如圖3所示，圖中深色表示電荷缺失，淺色表示電荷富集。圖3(a)和(b)中，Cu1原子為圖1中所示位置4的Cu原子，在圖3(c)和(d)中被Ni原子替代。由圖3(a)與(b)可以看出，不含有Ni原子的界面中，F(xiàn)e和Cu原子周圍的電子有所減少，而公....

圖4bcc-Fe/ε-Cu界面偏聚Ni前后偏聚區(qū)Cu原子和Fe原子的態(tài)密度Fig．4DensitiesofstateofCu(a)andFe(b)ofbcc-Fe/ε-CuinterfacewithNifreeanddoped

1期王海燕等Ni對(duì)bcc-Fe/ε-Cu界面影響的第一性原理研究95圖4bcc-Fe/ε-Cu界面偏聚Ni前后偏聚區(qū)Cu原子和Fe原子的態(tài)密度Fig．4DensitiesofstateofCu(a)andFe(b)ofbcc-Fe/ε-CuinterfacewithNifreea....

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