V, Mn, Mg在α-Fe（N）中占位及电子结构的第一性原理研究
来源期刊：稀有金属2019年第12期
论文作者：刘香军 杨吉春 贾桂霄 杨昌桥 蔡长焜
文章页码：1357 - 1362
关键词：第一性原理;高氮钢;电子结构;稳定性;
摘 要：氮（N）是冶炼不锈钢的重要合金化元素,具有强烈的奥氏体化能力,对于生产节镍型不锈钢而言, N不可或缺,但在常规冶炼工艺中,很难实现向钢中高效、经济的增N。基于第一性原理方法探讨了增氮过程中合金元素M（M=V, Mn和Mg）对N稳定性的影响,采用VASP软件计算了M（M=V, Mn和Mg）掺杂α-Fe（N）体系的择优占位、结合能、态密度及电荷密度。计算结果表明, V和Mg优先固溶在晶胞的顶角位置, Mn优先固溶在晶胞的体心位置。V的掺杂加强了晶胞的稳定性, Mn的掺杂略微降低晶胞的稳定性, Mg的掺杂显著降低晶胞的稳定性。V, Mn在α-Fe晶胞中均存在金属键和离子键的共同作用,成键轨道主要来自M 3d, Fe 4s 3p 3d与N 2p。当N掺杂在α-Fe体系的八面体间隙后,金属原子失去电子, N得到电子, V的掺杂显著加强了N与周围金属的相互作用, Mn与Mg的掺杂对周围Fe与N的作用相对不明显。
摘要：氮（N）是冶炼不锈钢的重要合金化元素,具有强烈的奥氏体化能力,对于生产节镍型不锈钢而言, N不可或缺,但在常规冶炼工艺中,很难实现向钢中高效、经济的增N。基于第一性原理方法探讨了增氮过程中合金元素M（M=V, Mn和Mg）对N稳定性的影响,采用VASP软件计算了M（M=V, Mn和Mg）掺杂α-Fe（N）体系的择优占位、结合能、态密度及电荷密度。计算结果表明, V和Mg优先固溶在晶胞的顶角位置, Mn优先固溶在晶胞的体心位置。V的掺杂加强了晶胞的稳定性, Mn的掺杂略微降低晶胞的稳定性, Mg的掺杂显著降低晶胞的稳定性。V, Mn在α-Fe晶胞中均存在金属键和离子键的共同作用,成键轨道主要来自M 3d, Fe 4s 3p 3d与N 2p。当N掺杂在α-Fe体系的八面体间隙后,金属原子失去电子, N得到电子, V的掺杂显著加强了N与周围金属的相互作用, Mn与Mg的掺杂对周围Fe与N的作用相对不明显。
关键词：第一性原理;高氮钢;电子结构;稳定性;
