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Ni-Cr-Al合金择优氧化及其影响机理的第一原理研究
  • ISSN号:1002-185X
  • 期刊名称:《稀有金属材料与工程》
  • 时间:0
  • 分类:TG171[金属学及工艺—金属表面处理;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]沈阳师范大学物理科学与技术学院,沈阳110034, [2]中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室,沈阳110016
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(50671069); 辽宁省科学技术基金资助项目(20102173); 沈阳市科技计划基金资助项目(1072026100)
中文摘要:

采用基于密度泛函理论的赝势平面波第一原理方法,研究了Ni-Cr-Al合金择优氧化及其影响机理。研究结果表明,Al,Cr不在Ni表面发生偏聚,Y却发生偏聚。氧吸附促使含Al,Cr镍合金表面偏聚反转,这对发生择优氧化起到了决定性的作用。合金元素向表面偏聚强弱的顺序为Y〉Cr〉Al。Cr,Al,Y存在使O于Ni合金表面化学吸附更稳定,尤其是Cr,这可以解释Ni合金氧化皮外层一般是Cr2O3,内层是Al2O3的事实。稀土促进Ni-Cr-Al合金选择性氧化是因为稀土氧化物Y2O3有助于Cr2O3,Al2O3成核。合金元素Al,Cr,Y使Ni合金表面活性增强,有助于表面Al,Cr,Y氧化物形成,产生择优氧化。O与Al,Cr,Y形成较强的共价键,与Ni形成较弱的共价键,因此Ni-Cr-Al合金表面容易生成Al2O3或Cr2O3氧化膜。O吸附使Ni,Cr,Y的d电子转移到氧原子上,因此形成的化学键兼有共价键和离子键的特性。

英文摘要:

A first-principles plane-wave pseudo potential method,based on the density functional theory,was used to investigate the selective oxidation and its influence mechanics of Ni-Cr-Al alloy.The study shows that Al and Cr will not segregate on the Ni surface,but Y will.The absorption of oxygen will promote inversion of Al and Cr segregation on the surface,which plays a decisive role on the selective oxidation of Ni-Cr-Al alloy.The order of surface segregation intensity of alloying elements is YCrAl.The alloying elements of Cr,Al and Y make it easier for the chemical absorption of O2 on the surface of Ni,Cr alloy, especially Cr,which will explain the fact that why the outer oxidized scale of Ni based alloy is Cr2O3,while the inner oxidized scale is Al2O3.The mechanics why the doping of rare-earth elements promotes the selective oxidation is that the oxidants Y2O3 are helpful to nucleation of Cr2O3 or Al2O3.Alloying elements Al,Cr and Y will increase the surfactivity of Ni based alloy,which will contribute to the formation of oxidants of Al,Cr and Y on the surface,as a result selective oxidation is brought up.During the process of absorption,the oxygen atom will form relatively strong covalent bonds with Al,Cr and Y,but the covalent effects with Ni are relatively weak,so there is prone to form thin oxidation film of Cr2O3 or Al2O3 on the surface of Ni-Cr-Y. The absorption of O2 will make it possible for electron d of Ni,Cr and Y transferred to the atom of oxygen,so that the chemical bonds are both covalently and electrovalently formed.

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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