V,Mn,Mg在α-Fe(N)中占位及电子结构的第一性原理研究

摘要：

氮(N)是冶炼不锈钢的重要合金化元素,具有强烈的奥氏体化能力,对于生产节镍型不锈钢而言,N不可或缺,但在常规冶炼工艺中,很难实现向钢中高效、经济的增N.基于第一性原理方法探讨了增氮过程中合金元素M(M=V,Mn和Mg)对N稳定性的影响,采用VASP软件计算了M(M=V,Mn和Mg)掺杂α-Fe(N)体系的择优占位、结合能、态密度及电荷密度.计算结果表明,V和Mg优先固溶在晶胞的顶角位置,Mn优先固溶在晶胞的体心位置.V的掺杂加强了晶胞的稳定性,Mn的掺杂略微降低晶胞的稳定性,Mg的掺杂显著降低晶胞的稳定性.V,Mn在α-Fe晶胞中均存在金属键和离子键的共同作用,成键轨道主要来自M 3d,Fe 4s 3p 3d与N 2p.当N掺杂在α-Fe体系的八面体间隙后,金属原子失去电子,N得到电子,V的掺杂显著加强了N与周围金属的相互作用,Mn与Mg的掺杂对周围Fe与N的作用相对不明显.

关键词：第一性原理、高氮钢、电子结构、稳定性

所属期刊栏目：43

分类号：TG146(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金项目51174114,51774190

在线出版日期：2020-04-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：1357-1362