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杂质S对Fe/Al2O3界面结合影响的第一性原理研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O561.2[理学—原子与分子物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]沈阳师范大学物理科学与技术学院,沈阳110034, [2]沈阳新松机器人自动化股份有限公司,沈阳110168, [3]沈阳工业建筑工程学院,沈阳110023, [4]东北大学材料冶金学院,沈阳110819
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:51371049)、辽宁省自然科学基金(批准号:20102173)和沈阳师范大学实验中心主任基金(批准号:Sy201103)资助的课题.
中文摘要:

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,研究了杂质S对Fe/Al2 O3界面结合的影响。计算结果表明: S在界面上Fe3原子处的界面偏析能最小,因此S易于向Fe3原子处偏析。 Fe/Al2O3界面的结合主要受界面两侧Fe和O原子间相互作用控制。态密度、键重叠布居数和电子密度的计算结果均表明: S在界面处的偏析减弱了界面处Fe原子和O原子之间的相互作用,而且S的存在会引起Fe和O原子之间较强的静电排斥,这些导致了界面结合力的下降。研究结果可以使我们深入理解S在Fe-Cr-Al合金界面处的偏析造成氧化膜与合金基体结合减弱及氧化膜在S偏聚处剥离的机理。

英文摘要:

The effect of S impurity on adhesion of Fe(110)/Al2O3(0001) interface is studied by the first-principles plane wave pseudopotential method within the density functional theory. It is shown that S impurity prefers to occupy the site of Fe3 at Fe(110)/Al2O3(0001) interface substitutionally due to the smallest interface segregation energy. The adhesion of Fe(110)/Al2O3(0001) interface is mainly governed by the interaction between Fe and O atoms on both sides of interface. The calculation results of the partial density of states, Mulliken overlap population and the electron density all suggest that Fe-O interaction is weakened by the segregated S impurity at Fe/Al2O3 interface, and the presence of S impurity gives rise to stronger electrostatic repulsion between Fe and O atoms across Fe/Al2O3 interface, which all leads to a reduced adhesion for Fe/Al2O3 interface. As a result, the results obtained by the first principles can give us a deeper understanding of the mechanism of a reduced interface adhesion and the oxidation film spallation by the segregation of S impurity at FeCrAl alloy interface.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876