奥氏体相中溶质原子非平衡晶界偏聚的微观机制

作     者：蔡义明 魏然 成林 吴开明 CAI Yiming;WEI Ran;CHENG Lin;WU Kaiming

作者机构：武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心湖北武汉430081 武汉科技大学应用物理系湖北武汉430081 

出 版 物：《钢铁研究学报》 (Journal of Iron and Steel Research)

年 卷 期：2025年第37卷第1期

页      面：98-103页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(U20A20279 52071238) 

主　　题：钢 奥氏体 非平衡晶界偏聚 溶质-空位结合能 第一性原理计算 

摘      要：非平衡偏聚的微观机制尚未完全阐明,其关键物理参量是溶质-空位结合能。该结合能与界面偏聚、扩散等物理现象密切相关,但实验数据难以获得。根据第一性原理密度泛函理论建立了基于双层反铁磁结构的fcc Fe中溶质-空位结合能的数据库。对该结合能的相关性分析表明,对于过渡金属元素,第一最近邻的溶质-空位结合能与杂质体积之间存在最强相关性,而对于主族元素,第一最近邻的溶质-空位结合能与电负性之间存在最强相关性。计算结果成功解释了B、P、S元素容易出现非平衡晶界偏聚现象的微观本质,预测出Si和As也很有可能形成溶质-空位复合体,有待实验检验。结果不仅揭示了非平衡晶界偏聚的微观机制,而且为合金化元素在晶界工程中的应用提供了科学依据。