雜質原子在B2-FeAl合金中擴散性質的理論研究.pdf

1、金屬間化合物FeAl合金具有優(yōu)異的抗氧化硫化性能、耐腐蝕性好、比強度高等被廣泛應用，是一種良好的新型結構材料。但材料在工藝生產及加載過程中不可避免的與氫、硫、碳元素反應，導致材料室溫延展性降低并發(fā)生脆性斷裂與失效。微量(100ppm)的B能顯著提高合金的塑性和耐磨性。FeAl合金中點缺陷的類型及其擴散與合金的蠕變、燒結、固態(tài)相變等性能密切相關。因此理論研究雜質原子在合金中的擴散規(guī)律及擴散影響因素對改善材料性能具有重要的指導意義。本文采用

2、原子相互作用勢（EAM勢）通過分子靜力學方法模擬B、C、H雜質原子在FeAl合金中的缺陷性質與擴散行為。
　　首先，分別通過分子靜力學計算了B2-FeAl的晶格常數(shù)、結合能、熔點和彈性常數(shù)，結果與實驗值和他人的計算值一致，可見本文選用的EAM勢模型是合理的。
　　接著，采用該模型計算雜質原子B、C、H在FeAl合金塊體中的缺陷類型與擴散機制，研究表明:B原子容易取代Al位，C原子容易取代Fe位，而H原子不能形成穩(wěn)定的取代缺陷

3、，易形成四面體間隙缺陷;塊體里雜質原子所有的擴散機制中間隙擴散激活能最低，且H原子擴散最快，B次之，最后是C原子。
　　其次，計算FeAl合金(100)-Al、(110)及(111)-Al的表面能，并計算B、C、H在這三個表面上的吸附與擴散情況，結果發(fā)現(xiàn):(110)面排列最緊密，表面能最低;研究的雜質原子中，H吸附能最低，吸附能力最強，B原子次之;此外，雜質在表面上的擴散比塊體中的擴散容易，H原子最容易擴散，擴散速度最快。