基于第一性原理的奥氏体铁中过渡金属溶质与点缺陷的相互作用
材料科学
2014-07-31 v1
摘要
我们提出了一套全面的第一性原理电子结构计算，以研究奥氏体中的过渡金属溶质及其与点缺陷的相互作用。在整个系列中观察到了清晰的趋势。溶质 - 缺陷相互作用与溶质尺寸因子强烈相关，这与局部应变场效应一致。与铁素体结果的强相关性表明其对 Fe 的基础晶体结构不敏感。过大的溶质充当空位和自间隙缺陷的强陷阱，并作为原初空洞和小型自间隙环发展的形核位点。缺陷迁移率的降低和净缺陷浓度的减少解释了掺杂过大溶质的奥氏体钢中观察到的抗辐射损伤能力。残留在氧化物弥散强化 (ODS) 钢中的过大溶质可能有助于其抗辐射损伤能力。Ni 和 Co 的扩散速度慢于 Fe，伴随任何在临界温度以下辐照产生的空位流，其中 Co 的临界温度为 400 K，它们的浓度应在缺陷阱处增强。Cr 和 Cu 的扩散速度快于 Fe，逆着空位流运动，并将在缺陷阱处耗尽。过渡金属系列早期的过大溶质与最近邻空位形成高度稳定的以溶质为中心的双空位 (SCD) 缺陷。这些溶质的空位介导扩散主要由 SCD 的解离和再结合主导，其活化能低于自扩散，这对于含这些溶质的复杂氧化物纳米颗粒在 ODS 钢中的形核和生长具有重要意义。除 Cr、Mn、Co 和 Ni 外，间隙介导的溶质扩散在能量上是不利的。溶质尺寸在本文结果中起核心作用，这意味着它们应适用于其他溶剂金属和合金。
引用
@article{arxiv.1407.7996,
title = {Transition metal solute interactions with point defects in austenitic iron from first principles},
author = {D. J. Hepburn and E. MacLeod and G. J. Ackland},
journal= {arXiv preprint arXiv:1407.7996},
year = {2014}
}
备注
22 pages, 14 figures