L1 2 -Co 3 X（X=Ti,Ta,Al,W,V）点缺陷结构的理论计算
发布时间：2021-07-22 23:30
运用第一性原理赝势平面波方法,研究了L12-Co3X（X=Ti,Ta,Al,W,V）金属间化合物的基本物性及其点缺陷结构的几何、能态与电子结构。通过对相应合金中两种组元原子的空位和反位点缺陷结构形成热与结合能的计算与比较,分析了L12-Co3X（X=Ti,Ta,Al,W,V）金属间化合物中点缺陷结构的种类与存在形式。结果表明,L12-Co3X（X=Ti,Ta,Al,W,V）金属间化合物的点缺陷结构与L12-Ni3Al合金保持一致,主要是Co原子晶格以及X原子晶格上出现反位缺陷。基于晶体总电子态密度结构信息的分析,很好地验证了上述计算结果。
【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2020,40(09)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
L12-Co3X(X=Ti,Ta,Al,W,V）计算结构模型
而在富X合金中，则可能出现X反位和Co空位两种点缺陷[29]。同样，从产生点缺陷所需求能量的角度分析，在Ni3Al合金中生成Al反位所需能量（-1.06eV）比生成Ni空位所需能量（1.69eV）要低，故在Ni3Al合金中比较容易生成Al反位点缺陷。以此类推，在L12-Co3X(X=Ti,Ta,Al,W,V）合金中，生成Ti、Ta、Al、W、V反位所需的能量都比生成Co空位所需的能量要低。再从点缺陷稳定存在的角度考虑，Ni3Al合金中Al反位的形成热（-16.82eV）比Ni空位的形成热（-14.07eV）也要低，进一步说明在Ni3Al合金中Al反位比Ni空位稳定[29]。而对于L12-Co3X (X=Ti,Ta,Al,W,V）合金，则呈现出对应合金中的Ti、Ta、Al、W、V反位点缺陷比Co空位要更稳定，与Ni3Al合金的分析结果保持一致。由此可见，在富X的L12-Co3X(X=Ti,Ta,Al,W,V）合金中，主要点缺陷类型为对应合金中的Ti、Ta、Al、W、V反位。图3 L12-Co3X(X=Ti,Ta,Al,W,V）以及Ni3Al合金中Co空位、X反位点缺陷形成热与形成能的比较
L12-Co3X(X=Ti,Ta,Al,W,V）点缺陷结构的态密度见图4。可以看出，反位点缺陷的总电子态密度图（粗实线）相比空位点缺陷的总电子态密度图（细实线）明显存在两个变化趋势：第一，都存在主要成键峰向低能级方向偏移的趋势，特别明显的是No01中的Co25Ti7、No02中的Co25Ta7、No04中的Co25W7和No05中的Co25V7，这一趋势反映出反位点缺陷的总电子态密度比空位点缺陷的总电子态密度要稳定[29]；第二，都存在主要成键峰的电子态密度值增加的趋势，特别明显的是No02中的Co25Ta7、No04中的Co25W7、No05中的Co25V7、No07中的Co23Ta9、No09中的Co23W9和No10中的Co23V9，这一趋势表明参与成键电子数的增加，这将有利于增强体系的稳定性。3 结论
【参考文献】：
期刊论文
[1]Co-Al-W基高温合金发展概述[J]. 马启慧,王清,董闯. 材料导报. 2020(03)
[2]新型钴基高温合金多尺度设计的研究现状与展望[J]. 刘兴军,陈悦超,卢勇,韩佳甲,许伟伟,郭毅慧,于金鑫,魏振帮,王翠萍. 金属学报. 2020(01)
[3]镁铝金属间化合物的第一性原理研究[J]. 郑博,赵丽,董仕节,胡心彬. 材料导报. 2019(14)
[4]第一性原理研究反位缺陷对TiAl基合金力学行为的影响[J]. 吉宗威,卢松,于慧,胡青苗,Vitos Levente,杨锐. 金属学报. 2019(05)
[5]空位缺陷对单层MoS2力学性能的影响[J]. 潘妍宏,张铭,林申晔,崔艳雷,张威. 材料科学与工程学报. 2019(02)
[6]点缺陷对B2-CoSc化合物物性影响的第一性原理研究[J]. 朱攀攀,郭学锋,崔红保. 中国有色金属学报. 2017(08)
[7]D019-Ti3Al中点缺陷浓度与相互作用的第一性原理研究[J]. 陶辉锦,周珊,刘宇,尹健,许昊. 金属学报. 2017(06)
[8]点缺陷浓度对非化学计量比L12型结构的A13Sc弹性性能的影响[J]. 张朝民,江勇,尹登峰,陶辉锦,孙顺平,姚建刚. 物理学报. 2016(07)
[9]基于第一性原理L12-Al3Sc点缺陷结构及成键行为的计算[J]. 孙顺平,李小平,雷卫宁,王洪金,汪贤才,江海锋,李仁兴,江勇,易丹青. 中国有色金属学报. 2013(08)
[10]点缺陷对B2-NiAl力学与热学性能影响的第一性原理计算[J]. 卢艳丽,侯华欣,陈铮,牧虹. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2013(02)
硕士论文
[1]点缺陷对Ni基超合金γ与γ’相及γ/γ’相界力学性质影响的第一原理计算[D]. 田栋.湖南大学 2018
本文编号：3298118
【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2020,40(09)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
L12-Co3X(X=Ti,Ta,Al,W,V）计算结构模型
而在富X合金中，则可能出现X反位和Co空位两种点缺陷[29]。同样，从产生点缺陷所需求能量的角度分析，在Ni3Al合金中生成Al反位所需能量（-1.06eV）比生成Ni空位所需能量（1.69eV）要低，故在Ni3Al合金中比较容易生成Al反位点缺陷。以此类推，在L12-Co3X(X=Ti,Ta,Al,W,V）合金中，生成Ti、Ta、Al、W、V反位所需的能量都比生成Co空位所需的能量要低。再从点缺陷稳定存在的角度考虑，Ni3Al合金中Al反位的形成热（-16.82eV）比Ni空位的形成热（-14.07eV）也要低，进一步说明在Ni3Al合金中Al反位比Ni空位稳定[29]。而对于L12-Co3X (X=Ti,Ta,Al,W,V）合金，则呈现出对应合金中的Ti、Ta、Al、W、V反位点缺陷比Co空位要更稳定，与Ni3Al合金的分析结果保持一致。由此可见，在富X的L12-Co3X(X=Ti,Ta,Al,W,V）合金中，主要点缺陷类型为对应合金中的Ti、Ta、Al、W、V反位。图3 L12-Co3X(X=Ti,Ta,Al,W,V）以及Ni3Al合金中Co空位、X反位点缺陷形成热与形成能的比较
L12-Co3X(X=Ti,Ta,Al,W,V）点缺陷结构的态密度见图4。可以看出，反位点缺陷的总电子态密度图（粗实线）相比空位点缺陷的总电子态密度图（细实线）明显存在两个变化趋势：第一，都存在主要成键峰向低能级方向偏移的趋势，特别明显的是No01中的Co25Ti7、No02中的Co25Ta7、No04中的Co25W7和No05中的Co25V7，这一趋势反映出反位点缺陷的总电子态密度比空位点缺陷的总电子态密度要稳定[29]；第二，都存在主要成键峰的电子态密度值增加的趋势，特别明显的是No02中的Co25Ta7、No04中的Co25W7、No05中的Co25V7、No07中的Co23Ta9、No09中的Co23W9和No10中的Co23V9，这一趋势表明参与成键电子数的增加，这将有利于增强体系的稳定性。3 结论
【参考文献】：
期刊论文
[1]Co-Al-W基高温合金发展概述[J]. 马启慧,王清,董闯. 材料导报. 2020(03)
[2]新型钴基高温合金多尺度设计的研究现状与展望[J]. 刘兴军,陈悦超,卢勇,韩佳甲,许伟伟,郭毅慧,于金鑫,魏振帮,王翠萍. 金属学报. 2020(01)
[3]镁铝金属间化合物的第一性原理研究[J]. 郑博,赵丽,董仕节,胡心彬. 材料导报. 2019(14)
[4]第一性原理研究反位缺陷对TiAl基合金力学行为的影响[J]. 吉宗威,卢松,于慧,胡青苗,Vitos Levente,杨锐. 金属学报. 2019(05)
[5]空位缺陷对单层MoS2力学性能的影响[J]. 潘妍宏,张铭,林申晔,崔艳雷,张威. 材料科学与工程学报. 2019(02)
[6]点缺陷对B2-CoSc化合物物性影响的第一性原理研究[J]. 朱攀攀,郭学锋,崔红保. 中国有色金属学报. 2017(08)
[7]D019-Ti3Al中点缺陷浓度与相互作用的第一性原理研究[J]. 陶辉锦,周珊,刘宇,尹健,许昊. 金属学报. 2017(06)
[8]点缺陷浓度对非化学计量比L12型结构的A13Sc弹性性能的影响[J]. 张朝民,江勇,尹登峰,陶辉锦,孙顺平,姚建刚. 物理学报. 2016(07)
[9]基于第一性原理L12-Al3Sc点缺陷结构及成键行为的计算[J]. 孙顺平,李小平,雷卫宁,王洪金,汪贤才,江海锋,李仁兴,江勇,易丹青. 中国有色金属学报. 2013(08)
[10]点缺陷对B2-NiAl力学与热学性能影响的第一性原理计算[J]. 卢艳丽,侯华欣,陈铮,牧虹. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2013(02)
硕士论文
[1]点缺陷对Ni基超合金γ与γ’相及γ/γ’相界力学性质影响的第一原理计算[D]. 田栋.湖南大学 2018
本文编号：3298118
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3298118.html
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