[发明专利]一种置换型合金中影响间隙原子溶解行为的表征方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种置换型合金中间隙原子行为的分析表征技术领域，尤其是涉及一种置换型合金中影响间隙原子溶解行为的表征方法。

背景技术

间隙原子的溶解在很大程度上影响了材料的性能，如基于Snoek弛豫效应的Snoek型高阻尼合金，间隙原子在体系中的溶解度就在很大程度上影响了材料的阻尼性能。间隙原子的溶解度与间隙原子在体系中的溶解行为有关，而置换型合金中，置换原子与间隙原子相互作用，影响了间隙原子的溶解行为，进而改变材料的性能。

影响间隙原子溶解的因素主要有两个：一是弹性作用，它是由于置换原子与基体原子原子半径不匹配，造成晶格畸变，产生了弹性应力场；二是化学作用。置换原子加入后，改变了间隙原子与周围原子间的相互作用。这两种作用共同决定了间隙原子的溶解。然而这两种作用都是原子级别的问题且相互影响，常规方法通常用原子半径尺寸差异的大小来表示弹性作用的大小，用间隙原子和置换原子间形成化合物的能力来表示化学作用的影响，这种表征方法忽略了间隙原子和周围原子间的相互作用，割裂了弹性作用和化学作用的相互影响，不能很好的描绘这种弹性作用和化学作用对间隙原子溶解的影响。

发明内容

本发明所要解决的问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种置换型合金中置换原子的加入所产生的弹性作用和化学作用对于间隙原子溶解行为影响的表征方法。本发明可定量将影响间隙原子溶解行为的两个主要因素分离，它有效的解决传统实验手段所不能探究到的原子尺寸级别的问题，从根源上探究材料微观内部结构对材料性能的影响。该方法包括以下步骤：

一种置换型合金中影响间隙原子溶解行为的表征方法，包括下列步骤：

步骤一、建立基体金属及其置换型合金的三维超晶胞原子模型，其大小都为N×N×N,这样两个超晶胞所含有的原子个数相同，其中原子模型的晶格常数=单胞晶格常数*超晶胞维数，而单晶胞常数是基体金属或者置换型合金单胞能量最低时的晶格参数，超晶胞的维数根据所要求根据表征方法的计算精度而定；

步骤二、间隙原子I放在可能稳定存在的间隙位置，计算间隙原子在不同间隙位置处的能量状态，确定间隙原子在体系中的稳定态位置；

步骤三：将基体金属视作M1体系，其置换型合金视为M2体系，间隙原子I在两个不同体系M1和M2中的溶解焓值的差异ΔE^I分解为两部分造成的:一是间隙体积的改变所产生的弹性作用；二是两个体系电子结构的不同所引起的化学作用，即：

ΔEI=EM1I-EM2I=ΔEvolume+ΔEelectronic]]>

其具体处理方法为：

a)体系晶格常数的不同所引起的弹性作用对溶解焓的影响为:

ΔEvolume=EM1,aM1I-EM1,aM2I]]>