一種置換型合金中影響間隙原子溶解行為的表征方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種置換型合金中影響間隙原子溶解行為的表征方法，該方法包括以下步驟：建立基體金屬及其置換型合金的三維原子結(jié)構(gòu)的超晶胞模型；計(jì)算間隙原子在基體金屬及其置換型合金中的穩(wěn)定間隙位置；根據(jù)分解公式將置換原子影響間隙原子溶解行為的彈性作用和化學(xué)作用表示出來(lái)。本發(fā)明成功的分離了置換原子對(duì)間隙原子溶解行為的彈性作用和化學(xué)作用，并對(duì)其進(jìn)行了表征，能有效的解決實(shí)驗(yàn)手段難以分離和表征的問題。
【專利說(shuō)明】一種置換型合金中影響間隙原子溶解行為的表征方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種置換型合金中間隙原子行為的分析表征【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種置換型合金中影響間隙原子溶解行為的表征方法。
【背景技術(shù)】
[0002]間隙原子的溶解在很大程度上影響了材料的性能，如基于Snoek弛豫效應(yīng)的Snoek型高阻尼合金，間隙原子在體系中的溶解度就在很大程度上影響了材料的阻尼性能。間隙原子的溶解度與間隙原子在體系中的溶解行為有關(guān)，而置換型合金中，置換原子與間隙原子相互作用，影響了間隙原子的溶解行為，進(jìn)而改變材料的性能。
[0003]影響間隙原子溶解的因素主要有兩個(gè):一是彈性作用，它是由于置換原子與基體原子原子半徑不匹配，造成晶格畸變，產(chǎn)生了彈性應(yīng)力場(chǎng)；二是化學(xué)作用。置換原子加入后，改變了間隙原子與周圍原子間的相互作用。這兩種作用共同決定了間隙原子的溶解。然而這兩種作用都是原子級(jí)別的問題且相互影響，常規(guī)方法通常用原子半徑尺寸差異的大小來(lái)表示彈性作用的大小，用間隙原子和置換原子間形成化合物的能力來(lái)表示化學(xué)作用的影響，這種表征方法忽略了間隙原子和周圍原子間的相互作用，割裂了彈性作用和化學(xué)作用的相互影響，不能很好的描繪這種彈性作用和化學(xué)作用對(duì)間隙原子溶解的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種置換型合金中置換原子的加入所產(chǎn)生的彈性作用和化學(xué)作用對(duì)于間隙原子溶解行為影響的表征方法。本發(fā)明可定量將影響間隙原子溶解行為的兩個(gè)主要因素分離，它有效的解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段所不能探究到的原子尺寸級(jí)別的問題，從根源上探究材料微觀內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)材料性能的影響。該方法包括以下步驟:
[0005]一種置換型合金中影響間隙原子溶解行為的表征方法，包括下列步驟:
[0006]步驟一、建立基體金屬及其置換型合金的三維超晶胞原子模型，其大小都為NXNXN,這樣兩個(gè)超晶胞所含有的原子個(gè)數(shù)相同，其中原子模型的晶格常數(shù)=單胞晶格常數(shù)*超晶胞維數(shù)，而單晶胞常數(shù)是基體金屬或者置換型合金單胞能量最低時(shí)的晶格參數(shù)，超晶胞的維數(shù)根據(jù)所要求根據(jù)表征方法的計(jì)算精度而定；
[0007]步驟二、間隙原子I放在可能穩(wěn)定存在的間隙位置，計(jì)算間隙原子在不同間隙位置處的能量狀態(tài)，確定間隙原子在體系中的穩(wěn)定態(tài)位置；
[0008]步驟三:將基體金屬視作Ml體系，其置換型合金視為M2體系，間隙原子I在兩個(gè)不同體系Ml和M2中的溶解焓值的差異AE1分解為`兩部分造成的:一是間隙體積的改變所產(chǎn)生的彈性作用；二是兩個(gè)體系電子結(jié)構(gòu)的不同所引起的化學(xué)作用，即:
【權(quán)利要求】
1.一種置換型合金中影響間隙原子溶解行為的表征方法，包括下列步驟: 步驟一、建立基體金屬及其置換型合金的三維超晶胞原子模型，其大小都為NXNXN，這樣兩個(gè)超晶胞所含有的原子個(gè)數(shù)相同，其中原子模型的晶格常數(shù)=單胞晶格常數(shù)*超晶胞維數(shù)，而單晶胞常數(shù)是基體金屬或者置換型合金單胞能量最低時(shí)的晶格參數(shù)，超晶胞的維數(shù)根據(jù)所要求根據(jù)表征方法的計(jì)算精度而定； 步驟二、間隙原子I放在可能穩(wěn)定存在的間隙位置，計(jì)算間隙原子在不同間隙位置處的能量狀態(tài)，確定間隙原子在體系中的穩(wěn)定態(tài)位置； 步驟三:將基體金屬視作Ml體系，其置換型合金視為M2體系，間隙原子I在兩個(gè)不同體系Ml和M2中的溶解焓值的差異AE1分解為兩部分造成的:一是間隙體積的改變所產(chǎn)生的彈性作用；二是兩個(gè)體系電子結(jié)構(gòu)的不同所引起的化學(xué)作用，即:
【文檔編號(hào)】G01N25/48GK103645120SQ201310642894
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】余黎明, 鄧義群, 徐文泉, 劉永長(zhǎng) 申請(qǐng)人:天津大學(xué)