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1、高氮不銹鋼具有更加優(yōu)良的抗腐蝕性能及機(jī)械性能,因而被廣泛應(yīng)用。然而,高溫條件下(特別是700 ℃?1000 ℃)高氮不銹鋼晶界處會(huì)析出Cr2N,構(gòu)成了?-Fe/Cr2N相界面。目前,大量實(shí)驗(yàn)研究顯示Cr2N析出過(guò)程復(fù)雜。高氮不銹鋼中合金元素容易隨Cr2N析出形成復(fù)合氮化物析出相或者沿?-Fe/Cr2N相界面處偏聚,對(duì)高氮不銹鋼的力學(xué)性能與電化學(xué)性能均產(chǎn)生明顯的影響。但是,至今為止關(guān)于合金元素對(duì)析出相及相界面在原子層次上的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及電子
2、特性的研究仍十分匱乏。
鑒于大量已開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)研究,本論文將采用第一性原理研究方法,從原子層次揭示合金元素對(duì)析出相及相界面的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及電子特性的影響。首先,我們研究了過(guò)渡金屬W、Mo、Nb、Fe和Ni摻雜到析出相Cr2N中形成Cr23MN12復(fù)合氮化物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。計(jì)算結(jié)果表明Cr23MN12(M=Cr,W,Mo,Nb,F(xiàn)e,Ni)呈熱力學(xué)穩(wěn)定性,其中Nb是最容易摻雜于 Cr2N中強(qiáng)化合金能力。W和 Mo摻雜到 Cr2N形成更
3、穩(wěn)定的Cr23WN12和Cr23MoN12化合物,F(xiàn)e與Ni摻雜到Cr2N中形成的Cr23FeN12和Cr23NiN12穩(wěn)定性降低。
其次,我們也研究了合金元素Mn、V、Ti、Mo、Ni對(duì)Fe/Cr2N界面的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及電化學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明V,Ti非常容易偏聚到界面同時(shí)增強(qiáng)界面強(qiáng)度,而Ni,Mn,Mo不容易偏聚到界面。Mn可以提高界面的抗腐蝕性能,而V,Ni,Ti,Mo在界面處由于處于低電位而被最先腐蝕,不利于界面的
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