【摘 要】
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金属及金属间化合物表面的氧化一直是人们关注的问题,因为它影响着材料的腐蚀和力学性能。本文主要是在密度泛函的基础上,利用Nudged Elastic Band (NEB)的方法研究氧原子在
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金属及金属间化合物表面的氧化一直是人们关注的问题,因为它影响着材料的腐蚀和力学性能。本文主要是在密度泛函的基础上,利用Nudged Elastic Band (NEB)的方法研究氧原子在金属Zr(0001)的表面和TiAl(111)表面附近的扩散。由此来加深理解金属表面氧化初期的物理机制。本文首先对金属Zr以及金属间化合物TiAl氧化问题的研究现状作一评述,接着在第二章中简单地介绍了密度泛函理论的基本思想和理论,并介绍了NEB方法的主要思路。在接下来的两章中分别给出了我们利用NEB方法计算氧原子在Zr(0001)表面附近扩散的最小能量路径和激活能以及氧原子在TiAl(111)表面附近的最小扩散路径以及激活能。计算结果表明:(1)氧原子在Zr(0001)表面上扩散时,氧原子从最稳定的表面面心立方(SFCC)位置向次稳定的表面六角密排(SHCP)位置的扩散,其扩散激活能为0.77eV;(2)氧原子向Zr(0001)表面下扩散时,氧原子从最稳定的SFCC位置扩散到表面下第1层与第2层之间的八面体间隙Octa(1,2)位置,然后继续向表面下第2层与第3层之间的八面体间隙Octa(2,3)位置扩散,在此过程中氧原子需克服2个能垒,其激活能分别为2.14eV和2.57eV;(3)此结果表明氧原子在Zr(0001)表面上方的扩散比较容易,而氧原子向Zr(0001)表面下的扩散相对较难;(4)氧原子向TiAl(111)表面下扩散时,氧原子从最稳定的位于表面层下第三层Al原子正上方的表面面心立方(SFCC-Al)位置向其下方的第一、二层之间的八面体位置(Octa(1,2))扩散,其激活能为2.91eV,与氧原子在Zr(0001)表面附近的扩散相比相对较难。
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