铁铬合金中的脱混和表面偏析

铁素体钢可能通过氧化物弥散强化，是第四代和聚变核反应堆结构材料的候选材料。其使用受到低温下铁铬相图以及晶界或表面优先偏析一种元素现象的不完全了解的限制。在此背景下，本工作通过数值模拟对模型铁铬合金及其自由表面进行了多尺度研究。本研究从铁和铬原子混合性质的第一性原理计算开始。我们揭示了铬原子的磁矩对其局部化学环境的复杂依赖性。表面性质也被证明对磁性敏感。铬在铁中的杂质偏析及其在表面附近的相互作用就是这种情况。第二步，我们构建了一个简单的能量模型以实现高数值效率。该模型基于刚性晶格上的对相互作用，并赋予局部化学环境和温度依赖性。利用该模型，我们再现了零温度下的第一性原理结果和高温下的实验结果。我们还通过平均场近似推导了所有中间温度下的溶解度极限，并将其与蒙特卡洛模拟进行了比较。我们工作的最后一步是在模型中引入自由表面。然后我们研究了第一性原理计算的体性质和表面性质对表面偏析的影响。最后，我们计算了偏析等温线。因此，我们提出了铁铬合金表面组成随体组成变化的演化模型。