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5d过渡金属在Ni3Al中掺杂效应的第一性原理研究
  • ISSN号:1002-185X
  • 期刊名称:稀有金属材料与工程
  • 时间:2014
  • 页码:1381-1386
  • 分类:TG146.1[金属学及工艺—金属材料;一般工业技术—材料科学与工程;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]中北大学,山西太原030051, [2]太原理工大学,山西太原030024
  • 相关基金:国家自然科学基金(51204147,51274175,50975263);科技部国际科技合作项目(2011DFA50520);山西省回国留学人员科研项目(2011-重点6)
  • 相关项目:弹性场下含Nb镍基合金沉淀亚稳相多尺度双向复合模拟
中文摘要:

5d过渡金属Hf、Ta、W、Re、Ir被广泛地应用于第4、5代镍基单晶高温合金中,但对于其机理却没有系统的理论研究。采用基于密度泛函理论(densityfunctionaltheory)的第一性原理平面波超软赝势方法研究5d过渡金属Hf、Ta、W、Re、Ir掺杂镍基单晶高温合金γ′-Ni3A1相前后系统的晶格常数、形成热、结合能、态密度、差分电荷密度及电荷布局。计算结果表明:5d过渡金属Hf、Ta、W、Re、Ir掺杂Ni3A1系统后有优先占据Al原子位置的倾向,且与周围的Ni3d电子和Al3口电子发生强烈的轨道杂化,使电子被束缚,离域性变小,峰变窄;掺杂前系统中主要是Ni原子与最近的Al原子之间的共价键作用,掺杂后系统中主要是Ni原子与最近的x原子(Hf、Ta、W、Re、Ir)之间的共价键作用,且随原子序数的增大共价键逐渐增强。

英文摘要:

5d transition metal Hf, Ta, W, Re and Ir is widely used in Ni-based single-crystal (SC) superalloys of the fourth and fifth generation, but for the mechanism, there is no theoretical and comprehensive research. Equilibrium lattice constant, formation enthalpy, cohesive energy, density of states, electron density difference and electronic populations of the pure and the 5d transition metals Hf, Ta, W, Re and Ir doped Ni3Al were studied by the plane-wave ultrasoft pseudopotential method based on the density functional theory. The calculations show that the occupational site of 5d transition metals Hf, Ta, W, R and Ir are of the AI site after doping; strongly orbital hybridization between the orbital electron of Ni 3d and Al 3p occur after Hf, Ta, W, Re, Ir doping, which lead to the bound electrons, smaller delocalization and narrower peak; Ni atoms and the first nearest neighbor AI atoms are covalent bonds in pure Ni3Al; however, Ni atoms and the first nearest neighbor X(Hf, Ta, W, Re, Ir) atoms are covalent bonds, which are gradually increased with the enlargement of atomic number of 5d transition metals.

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期刊信息
  • 《稀有金属材料与工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国有色金属学会 中国材料研究学会 西北有色金属研究院
  • 主编:张平祥
  • 地址:西安市51号信箱
  • 邮编:710016
  • 邮箱:RMME@c-nin.com
  • 电话:029-86231117
  • 国际标准刊号:ISSN:1002-185X
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1154/TG
  • 邮发代号:52-172
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,中国优秀期刊一等奖,中国有色金属工业优秀期刊1等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,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:24715