基于密度泛函理論的常見腐蝕離子在摻雜鉻的鐵表面上的吸附研究.pdf

1、由于鉻的特殊性質(zhì)，常被摻雜進鋼或鐵中煉制不銹鋼，以提高基體組織的抗腐蝕性。本文通過在純鐵表面摻雜Cr原子來簡化模擬不銹鋼的組成，通過與純鐵情況的比較，探討Cr的抗蝕機理。模擬了常見腐蝕離子(H2O，Cl-，H+)分別在Fe(110)，Cr(110)，完整Fe(110)Cr和缺陷Fe(110)Cr表面的交互作用，經(jīng)過DMOl3的結構優(yōu)化比較，確定各離子的穩(wěn)定結構。除了幾何構型和吸附能量，還進行了鍵長、布居數(shù)、電子轉移和態(tài)密度貢獻的分析。模

2、擬結果表明:三種離子作用時，在Fe(110)和Cr(110)表面上H2O分子和Cl-離子的穩(wěn)定位在top，H+離子在hcp位;比較每一離子在三表面上的吸附能可知，F(xiàn)e(110)Cr表面上最穩(wěn)定，各離子在同一表面吸附能順序為H+＞Cl-＞H2O;任何一種吸附物作用于純凈表面時，各表面都存在部分鍵長變大、布居數(shù)變小的情況，而且影響鍵長增長的順序為H2O＞Cl-＞H+，表明了介質(zhì)的腐蝕強弱;Fe(110)表面上摻雜Cr原子之后，F(xiàn)e-Fe鍵長

3、都有所收縮，鍵長變短，鍵能增大，說明Cr的摻雜對Fe的腐蝕具有一定的抵御作用;晶體截面上部分原子與吸附的部分離子之間發(fā)生了態(tài)密度的共振，分別形成了Fe(Cr)-O(H2O)鍵，F(xiàn)e(Cr)-H(H+)鍵和Fe(Cr)-Cl(Cl-)鍵，并且形成的鍵依次增強;三種離子的電子軌道云波及范圍大小順序依次為H2O＞Cl-＞H+(Fe表面)，Cl-＞H+＞H2O(含Cr表面)，因不同金屬的半徑和電荷分布對電子軌道影響不同;三平面態(tài)密度范圍滿足:C