Fe-Cr合金中的偏析、析出与α-α'相分离：一种多尺度建模方法
材料科学
2016-01-06 v1
摘要
研究了Fe-Cr体系中的偏析、析出与相分离。使用了基于半经验原子间势的蒙特卡洛模拟、第一性原理总能量计算以及实验光谱学方法。为了总体了解Fe-Cr合金在块体、表面和界面区域的原子相互作用与性质之间的关系，必须使用几种互补的方法。使用精确松饼罐轨道方法，计算了表面、第二原子层及块体的有效化学势随Cr含量（0-15 at.% Cr）的变化。在合金中Cr含量约10 at.%时，Cr原子占据块体或表面位点的驱动力发生反转。当Cr含量超过约10 at.%时，预期出现含Cr表面。第二原子层为Cr原子在块体原子层与表面原子层之间的迁移形成约0.3 eV的势垒。为了获取更大尺度上Fe-Cr的信息，我们使用半经验方法。基于半经验势，采用蒙特卡洛与分子动力学联合模拟，研究了块体Fe-Cr中Cr析出为孤立团簇，以及Fe/Cr层状体系中Cr在Fe层中的溶解度上限。理论预测通过光谱测量得到验证。利用硬X射线光电子能谱和俄歇电子能谱研究了Fe/Cr双层以及Fe_0.95Cr_0.05和Fe_0.85Cr_0.15合金中的Cr偏析与析出。在谱仪10^-8 Torr压力下实验研究了Fe-Cr的初始氧化，显示出强烈的Cr_2O_3信号。通过分析实验光谱强度随退火时间、Cr含量和出射电子动能的变化，追踪了Cr偏析以及富Cr析出相的形成。
引用
@article{arxiv.1504.07576,
title = {Segregation, precipitation, and \alpha-\alpha' phase separation in Fe-Cr alloys: a multi-scale modelling approach},
author = {A. Kuronen and M. H. Heinonen and S. Granroth and R. E. Perälä and T. Kilpi and P. Laukkanen and J. Lång and J. Dahl and M. P. J. Punkkinen and K. Kokko and M. Ropo and B. Johansson and L. Vitos},
journal= {arXiv preprint arXiv:1504.07576},
year = {2016}
}
备注
16 pages, 14 figures, 52 references