钢铁研究学报

作者：蔡义明¹, 魏然^1,2, 成林^1,2, 吴开明^1,2

单位：1.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;；2.武汉科技大学应用物理系,湖北武汉430081

关键词：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

基金：国家自然科学基金资助项目(U20A20279,52071238)

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。

来源：2025年第1期

《钢铁研究学报》期刊编辑部

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