磁化学耦合对 Fe-Ni 合金热力学、点缺陷形成与扩散的影响：一项理论研究
材料科学
2023-02-02 v1
摘要
本论文是一项关于 Fe-Ni 合金中热力学、点缺陷形成与扩散性质的理论研究，重点关注磁化学效应。结果源自密度泛函理论 (DFT) 计算及采用显式原子与自旋变量的 DFT 参数化有效相互作用模型 (EIM) 的蒙特卡洛 (MC) 模拟。工作的第一部分聚焦热力学：我们通过 DFT 计算能量、磁性与振动性质以及 bcc-fcc 相图，揭示了磁熵与振动熵的相对重要性；结合 MC 模拟与 EIM，我们得到了跨越居里点的 fcc 相图，并讨论了 Mn 与 Cr 对相稳定性的影响。第二部分致力于点缺陷性质：我们发展了计算合金中空位形成自由能的 MC 方案，表明 fcc Fe 与 Ni 中的空位形成呈现区别于 bcc Fe 的特征；fcc Fe-Ni 合金的结果揭示磁无序倾向于提高空位形成自由能，而化学无序呈相反效应；我们还研究了磁性对 fcc Fe 与 Ni 中自间隙子性质的影响。最后一部分关注空位介导扩散：我们在全浓度范围评估扩散性质，探究磁化学对扩散的影响。本工作充分考虑了横向与纵向自旋涨落及磁化学相互作用的影响，对 Fe-Ni 体系的热力学、缺陷形成与扩散性质给出了准确且自洽的预言，并有助于更好理解奥氏体钢中磁性的作用。所采用方法也可推广至其他磁性合金的研究。
引用
@article{arxiv.2302.00186,
title = {Magnetochemical coupling effects on thermodynamics, point-defect formation and diffusion in Fe-Ni alloys: a theoretical study},
author = {Kangming Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.00186},
year = {2023}
}
备注
Doctoral thesis