強磁場下鋼鐵材料的相變已經(jīng)成為現(xiàn)代鋼鐵材料研究的重點熱點,而強磁場下相變組織成分變化和物理機制是探索強磁場對金屬相變影響研究的重中之重。本文結(jié)合實驗觀察和理論計算研究了低溫貝氏體相變的組織轉(zhuǎn)變和熱力學(xué)機制,探索磁場作用下的貝氏體相變過程中的碳擴散和碳分配。其中,本文主要根據(jù)實驗數(shù)據(jù)建立了不同碳含量的貝氏體鐵素體模型,結(jié)合第一性原理、魏氏分子場理論和相關(guān)的熱力學(xué)數(shù)據(jù),計算了磁自由能的變化,半定量分析了磁場下碳原子分配的熱力學(xué)機制。同時,還研究了M₂₃C₆碳化物在磁場下提前析出的熱力學(xué)穩(wěn)定性。主要結(jié)論如下:（1）磁場作用下貝氏體鐵素體的碳含量降低了。EPMA線掃和點掃實驗分別定性和定量地測量了磁場下貝氏體鐵素體碳含量的降低,且貝氏體鐵素體的納米硬度值的降低從側(cè)面驗證了這一實驗結(jié)論。（2）貝氏體鐵素體碳含量越低其結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。通過對根據(jù)實驗數(shù)據(jù)建立的貝氏體鐵素體的晶胞模型進行計算和分析,貝氏體鐵素體碳含量越低其形成能越小,并且其晶胞結(jié)構(gòu)變化率越小,表明其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越好。（3）磁場作用下,貝氏體鐵素體的磁矩增大。這是由于磁場誘導(dǎo)磁交換耦合的增加,而磁交... 

【文章來源】：武漢科技大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Fe20Cr3C6中Cr1、Cr2和C原子周圍的最近鄰配位Fe原子形成穩(wěn)定骨架的情況

武漢科技大學(xué)碩士論文54密度（黑色曲線）要大，如此，F(xiàn)e23C6的自旋向上的態(tài)密度與自旋向下態(tài)密度的差值也變大了，說明Fe23C6的磁性大于Fe20Cr3C6的，Cr原子加入Fe23C6后，削弱了整體的磁性。圖5.2(a)Fe20Cr3C6碳化物的TDOS圖和各原子的PDOS圖，(b)Fe20Cr3C6與Fe23C6的TDOS圖對比

武漢科技大學(xué)碩士論文55圖5.3Fe20Cr3C6碳化物各個原子軌道PDOS圖，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分別代表Cr1、Cr2、Fe3、Fe4和C原子的PDOS圖由圖5.3可以看出Cr原子和Fe原子的態(tài)密度主要由d軌道貢獻，s，p軌道的貢獻很校C原子的態(tài)密度的低能帶（-14～-10.5eV）由2s軌道貢獻，較高能帶1（-8～-4eV）由2p軌道貢獻，d軌道沒有電子，故沒有貢獻。結(jié)合圖5.2(a)可知，F(xiàn)e20Cr3C6的態(tài)密度低能帶（-14～-10.5eV）由C原子2s軌道貢獻，F(xiàn)e原子s，p軌道有微弱的貢獻，較高能帶1（-8～-4eV）主要由Fe原子3d軌道和C原子2p軌道貢獻。C原子的2s軌道和Fe原子的3p軌道在低能帶發(fā)生部分sp雜化，且C的2p軌道與Fe的3d軌道在較高能帶1發(fā)生pd雜化，形成部分共價鍵。較高能帶2（-4～0eV）則主要有Fe原子和Cr原子的3d軌道貢獻，可以看出，F(xiàn)e原子的態(tài)密度總體向上，而Cr原子的態(tài)密度總體向下，這導(dǎo)致了這兩種原子磁矩方向相反。且在費米面附近（E=0eV）并沒有出現(xiàn)能隙，說明Fe20Cr3C6是具有金屬性的[83,84]。5.4M23C6碳化物的磁致磁性與磁致穩(wěn)定性5.4.1M23C6碳化物的磁致磁性為了與其它幾種碳化物進行比較，我們利用魏氏分子場理論對碳化物Fe2C、Fe3C、Fe23C6和Fe20Cr3C6的磁矩進行計算，得出磁矩隨溫度和磁場變化曲線。圖5.4顯示，溫度為0K時的磁矩是各碳化物在基態(tài)時的平均原子磁矩，F(xiàn)e2C、Fe3C、Fe23C6、Fe20Cr3C6的平均原子磁矩由VASP計算所得分別為1.07B、1.43B、1.58B、0.95B。對于所有碳化物，紅色、藍色、黑色曲線分別表示為12T、6

【參考文獻】：
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碩士論文
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