NiAl中Ni空位对杂质C原子的多重俘获及温度效应的第一性原理研究

NiAl中Ni空位对杂质C原子的多重俘获及温度效应的第一性原理研究本文研究了NiAl材料中Ni空位对杂质C原子的多重俘获及其温度效应，采用第一性原理计算方法探究了该过程的能量变化和热力学稳定性，为Ni

NiAlNiC 中空位对杂质原子的多重俘获及温度效应 的第一性原理研究 本文研究了NiAl材料中Ni空位对杂质C原子的多重俘获及其温度 效应，采用第一性原理计算方法探究了该过程的能量变化和热力学稳定 性，为NiAl材料的应用和优化提供了理论支持。 NiAl合金在高温、高硬度、高强度和高耐腐蚀性等方面具有优异的 性能，已广泛应用于航空航天、核电和汽车等领域。然而，杂质元素对 NiAl的性能和稳定性影响较大，尤其是C元素，可能导致晶格变形、裂 缝和断裂等问题。因此，了解NiAl合金中C元素的位置和运动规律，对 于改进其性能和应用具有重要意义。 本研究采用了密度泛函理论（DFT）方法，在VASP软件包中进行 计算。采用广义梯度近似(GGA)的Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)交换 相关泛函，并采用PAW（投影缀加波）方法模拟材料中的离子电子性 质。计算中，我们考虑了NiAl晶格中出现的Ni空缺，并在其中准确放 置了一个C原子。 在这个体系中，C原子的多重俘获涉及了Ni空缺的吸附和扩散，以 及C原子的吸附和迁移过程。我们通过计算能量障碍、吸附能和扩散势 能等能量特征，描述了这个过程的热力学稳定性和速率。 具体来说，我们发现Ni空缺的存在有利于C原子在NiAl晶格中的 稳定性，并且促进了其多重俘获事件。对于C原子在Ni空缺附近，其吸 附和迁移能垒较低，表明C原子更易于吸附到空缺附近，并向其周围扩 散。此外，我们还发现Ni空缺与C原子共存的热力学稳定性在不同温度 下存在差异。在较低温度下，这种共存更加稳定，而在较高温度下，C原 子易于从Ni空缺中脱离并迁移至其他位置。 总之，本研究阐明了Ni空缺在促进NiAl晶格中C原子吸附、迁移 和扩散的过程中的作用，为NiAl材料中杂质元素的控制和调整提供了理