通過第一性原理計(jì)算了Cu-Ni-Sn固溶體中刃型位錯(cuò)對(duì)溶質(zhì)原子的交互作用能。結(jié)果表明,位錯(cuò)對(duì)Sn原子的作用力很強(qiáng),且隨著基體中Ni含量升高而增大。純銅基體中位錯(cuò)對(duì)單個(gè)不同位置Sn原子的最大作用能量差約為89.83kJ/mol,Ni含量為20%的Cu-Ni合金基體中位錯(cuò)對(duì)單個(gè)不同位置Sn原子的最大作用能量差約為128.25kJ/mol。Sn原子擇優(yōu)分布在正刃型位錯(cuò)下方G位置,離位錯(cuò)較遠(yuǎn)的Sn原子在能量差作用下向位錯(cuò)正下方G位置周圍偏聚。固溶體中的位錯(cuò)對(duì)Ni原子的作用較弱（最大作用能量差約為18.87kJ/mol）,且Ni原子在位錯(cuò)作用下的擇優(yōu)分布不明顯。 

【文章來源】：特種鑄造及有色合金. 2020,40(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

超胞位錯(cuò)模型

第1步分別計(jì)算Cu基體中位錯(cuò)對(duì)單個(gè)Sn溶質(zhì)原子和單個(gè)Ni溶質(zhì)原子的作用能，即分別用1個(gè)Sn或Ni溶質(zhì)原子替換不同位置的Cu原子形成位錯(cuò)固溶體模型，8個(gè)典型的替換位置見圖2。通過Castep幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)這8種固溶體模型進(jìn)行弛豫處理，從而得到各種溶質(zhì)原子分布狀態(tài)的體系總能量，根據(jù)能量最低原則確定溶質(zhì)原子的最優(yōu)分布位置，并以形成能最大值與最小值之差作為位錯(cuò)和溶質(zhì)原子的交互作用能。因?yàn)镹i與Cu的原子半徑和電子性質(zhì)相近，可以預(yù)測(cè)位錯(cuò)對(duì)Ni原子的作用能應(yīng)遠(yuǎn)小于Sn原子的作用能。第2步計(jì)算和分析固溶體中Ni含量對(duì)于位錯(cuò)與單個(gè)Sn溶質(zhì)原子相互作用能的影響。即將圖2中的基體Cu原子用一定Ni含量的（Cu,Ni）虛晶原子替換，經(jīng)弛豫處理后分析擇優(yōu)位置和最大能量差的變化。

單個(gè)Sn原子在不同位置分布的固溶體經(jīng)幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的總能量見圖3。體系總能量排序?yàn)椋篈>B>C>D>E>F>H>G，最大能量差ΔEmax=EA-EG≈89.83kJ/mol。由此判斷Sn原子擇優(yōu)分布在刃型位錯(cuò)正下方的G位置及其附近的F和H位置，離位錯(cuò)較遠(yuǎn)的其他位置Sn原子在能量差作用下向位錯(cuò)正下方G位置周圍偏聚。3.2 位錯(cuò)對(duì)單個(gè)Ni原子的作用


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