钴合金中堆积错位及相稳定性的热力学研究：计算与实验相结合
材料科学
2026-05-07 v1
摘要
堆积错位能决定 Co 合金和 WC-Co 铝硅合金的相稳定性与变形行为，但在有限温度下对合金化效应的定量评估仍不完善。通过将第一性原理热力学与微观构型表征相结合，我们在原子尺度和宏观尺度上对这些影响进行严格评估。我们指出，过渡金属杂质在 0K 条件下的堆积错位能主要由原子错位体积决定。虽然 4d 和 5d 元素遵循一致的线性趋势，但特定 3d 杂质因磁贡献显著偏离。通过纳入声子、电子、纵向自旋涨落和磁自由能贡献，该模型准确地捕捉了 fcc-hcp 相变，并量化了不同杂质如何调制相态图景。我们展示，V、Ni、Fe、Mo 和 W 通过稳定 fcc 相而降低相变温度，而 Cr 和 C 则产生相反效应，与实验相位图一致。此外，微观分析表明，溶解在 Co 中的更高 W 含量通过提高有限温度下的堆积错位能来抑制堆积错位形成。本工作阐明了合金化如何调节 Co 基体系中堆积错位能和相稳定性的物理机制，为设计 Co 基合金和 WC-Co 铝硅合金提供指导。
引用
@article{arxiv.2605.04420,
title = {Thermodynamics of stacking faults and phase stability in cobalt alloys: A combined computational and experimental study},
author = {Zheng Zhong and Ziqi Cui and Yu Zhuo and Tianyu Yu and Jianfeng Cai and Kaibo Zou and Jiacheng Shen and Bowen Huang and Zhuoming Xie and Huiqiu Deng and Yang Yu and Hao Zhang and Wangyu Hu and Tengfei Yang and Jie Hou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.04420},
year = {2026}
}