钢铁研究学报

作者：王雨，侯廷平，林恒福，杨晓萍，吴开明

单位：1.武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,湖北武汉430081；2.武汉科技大学冶金工程过程系统科学湖北省重点实验室,湖北武汉430081；3.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；4.极端条件下凝聚态物理安徽省重点实验室,安徽合肥230031；5.中国科学院强磁场中心,安徽合肥230031

关键词：关键词：钢,合金碳化物,第一性原理,磁矩,电子结构

摘要：合金碳化物的析出行为决定了耐热钢在中、高温条件下的服役寿命。利用Diamond软件探索了合金碳化物M7C3(M=Fe,Cr)的晶体结构，并统计了M7C3中原子间的成键情况。同时，利用第一性原理计算其在0K、0Pa条件下M7C3中各原子的磁矩和电子结构。结果表明，M7C3中的Fe、C原子沿着〈001〉方向分层排列，且Fe原子沿着〈001〉方向构成了正方形、三角形、六角环；Fe—C键的键长越长，对应Fe原子的磁矩越大；态密度分布显示M7C3的磁矩贡献主要来自于Fe原子的d轨道，Fe原子d轨道与C原子的p轨道发生了杂化，形成了共价键、离子键，且M7C3具有金属性。Cr原子的自旋极化度小于Fe原子，所以Cr原子的加入使得M7C3的磁性减小。此研究有助于拓展碳化物的应用与控制技术，为碳化物的析出强化机制提供了理论基础。

来源：2021年第3期

《钢铁研究学报》期刊编辑部

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