一种置换型合金中影响间隙原子溶解行为的表征方法

摘要

本发明公开了一种置换型合金中影响间隙原子溶解行为的表征方法，该方法包括以下步骤：建立基体金属及其置换型合金的三维原子结构的超晶胞模型；计算间隙原子在基体金属及其置换型合金中的稳定间隙位置；根据分解公式将置换原子影响间隙原子溶解行为的弹性作用和化学作用表示出来。本发明成功的分离了置换原子对间隙原子溶解行为的弹性作用和化学作用，并对其进行了表征，能有效的解决实验手段难以分离和表征的问题。

主权项

1.一种置换型合金中影响间隙原子溶解行为的表征方法，包括下列步骤：步骤一、建立基体金属及其置换型合金的三维超晶胞原子模型，其大小都为N×N×N,这样两个超晶胞所含有的原子个数相同，其中原子模型的晶格常数=单胞晶格常数*超晶胞维数，而单晶胞常数是基体金属或者置换型合金单胞能量最低时的晶格参数，超晶胞的维数根据所要求根据表征方法的计算精度而定；步骤二、间隙原子I放在可能稳定存在的间隙位置，计算间隙原子在不同间隙位置处的能量状态，确定间隙原子在体系中的稳定态位置；步骤三：将基体金属视作M1体系，其置换型合金视为M2体系，间隙原子I在两个不同体系M1和M2中的溶解焓值的差异ΔE^I分解为两部分造成的:一是间隙体积的改变所产生的弹性作用；二是两个体系电子结构的不同所引起的化学作用，即：$\Delta E^I=E_{M1}^I-E_{M2}^I=\Delta E_{\mathrm{volume}}+\Delta E_{\mathrm{electronic}}$其具体处理方法为：a)体系晶格常数的不同所引起的弹性作用对溶解焓的影响为:${\mathrm{\Delta E}}_{\mathrm{volume}}=E_{M1,a_{M1}}^I-E_{M1,a_{M2}}^I$其中a_M1，a_M2分别指M1，M2体系的平衡晶格常数，指的是间隙原子I在晶格常数为a_M1的M1体系中溶解焓，指的是间隙原子I在晶格常数为a_M2的M1体系中的溶解焓；b）电子结构的改变所引起的化学作用对溶解焓的影响为:${\mathrm{\Delta E}}_{\mathrm{electronic}}=E_{M1,a_{M2}}^I-E_{M2,a_{M2}}^I$其中，是间隙原子I在晶格常数为a_M2的M2体系中的溶解焓。步骤四：分别计算间隙原子I在M1、M2体系中溶解焓随体系晶格常数的变化曲线，再根据步骤三，将置换合金元素的存在所产生的弹性作用和化学作用对间隙原子溶解焓的影响表征出来。