Cr、Mo和W对FeAl金属间化合物电子结构和力学性能影响的第一性原理研究

稀有金属材料与工程, 2014, 43(9): 2112-2117.

Cr、Mo和W对FeAl金属间化合物电子结构和力学性能影响的第一性原理研究

陈煜 ^1, , 姚正军 ^2, , 张平则 ^3, , 魏东博 ^4, , 罗西希 ^5, , 韩培德 ^6,

1.南京航空航天大学,江苏南京211100 ;南京工业职业技术学院,江苏南京210046

2.南京航空航天大学,江苏南京211100

3.南京航空航天大学,江苏南京211100

4.南京航空航天大学,江苏南京211100

5.南京航空航天大学,江苏南京211100

6.太原理工大学,山西太原030024

基金项目: 江苏省精密制造工程技术研究开发中心开放基金(ZK13-02-02) 国家自然科学基金(51371097)

关键词： FeAl金属间化合物 , 第一性原理 , 电子结构 , 力学性能

First-Principles Study on Effects of Cr, Mo and W on the Electronic Structure and Mechanical Properties of FeAl Intermetallic Compounds

Keywords： FeAl intermetallic compounds , first-principles , electronic structure , mechanical properties

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了B2型FeA1金属间化合物的Fe8Al8和Fe8XAl7 (X=Cr,Mo和W)超晶胞系统总能量、结合能、晶格常数、弹性常数、态密度和差分电荷密度,研究了合金元素对B2型FeAl金属间化合物晶体结构、电子结构和力学性能的影响.根据系统驰豫和几何优化确定了合金系统的稳定晶体结构;计算结果表明:随着加入元素原子半径的增大,合金的晶格常数相应增大,Fe8WAl7的晶格常数最大,Fe8CrAl7的晶格常数最小.Cr、Mo和W的加入均提升了FeAl的体模量、剪切模量和弹性模量以及改善了FeAl的脆性,其中Mo的加入对FeAl的脆性改善作用最大.根据电子结构和Cauchy压力参数计算结果的分析,FeAl金属间化合物为脆性相,主要原因是其电子结构中Fe的s、p、d态与Al的s、p态存在电子轨道杂化,呈明显的共价键特征.合金元素改善FeAl脆性的微观机理为:合金元素原子以d轨道电子为主参与了FeA1金属间化合物的电子杂化,增强了FeAl合金的结合能力;合金元素原子的加入使电荷转移量增加,增强了原子间离子键成分的作用,提高了FeAl合金的稳定性.

参考文献

[1]	赵荣达,朱景川,刘勇,来忠红.FeAl（B2）合金La,Ac,Sc和Y元素微合金化的第一性原理研究[J].物理学报,2012(13):374-380.
[2]	Segall MD.;Lindan PJD.;Probert MJ.;Pickard CJ.;Hasnip PJ.;Clark SJ. Payne MC. .First-principles simulation: ideas, illustrations and the CASTEP code[J].Journal of Physics. Condensed Matter,2002(11):2717-2744.

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