陈煜
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姚正军
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张平则
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魏东博
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罗西希
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韩培德
稀有金属材料与工程
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.
关键词:
FeAl金属间化合物
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第一性原理
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电子结构
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力学性能
