α-(Al,Cr,Fe)2O3相稳定性和力学性能的第一性原理计算

作者：刘浩; 施杰; 张泽; 鲜广; 赵海波; 杜昊^*

来源：中国表面工程, 2021, 34(02): 122-130.

DOI：10.11933/j.issn.1007-9289.20201227002

• 物理气相沉积
• 第一性原理
• α-(Al0. 75Cr0. 25)2O3
• 相稳定性
• 力学性能

采用第一性原理分别对α-Al2O3、α-(Al0.75Cr0.25)2O3、α-(Al0.75-xCr0.25Fex)2O3和α-(Al0.75Cr0.25-xFex)2O3相晶胞体积、结合能、态密度和力学性能的变化进行计算。研究表明:α-(Al0.75-xCr0.25Fex)2O3四元相的晶胞体积随着Fe原子置换数量的增加而缓慢增大,α-(Al0.75Cr0.25-xFex)2O3四元相晶胞的体积随着Fe原子数量的增加而迅速减小;相结合能结果显示,α-Al2O3、α-(Al0.75Cr0.25)2O3、α-(Al0.75-xCr0.25Fex)2O3和α-(Al0.75Cr0.25-xFex)2O3相均为稳定结构,其中α-Al2O3相的结合能最低,随着置换原子种类和数量的增加,结合能增大,相稳定性下降;当Fe元素原子数量占金属元素总原子数0～3 at.%时,α-(Al0.75-x Cr0.25Fex)2O3和α-(Al0.75Cr0.25-xFex)2O3四元相的硬度、H/E和H3/E*2较α-(Al0.75Cr0.25)2O3相有明显提升,但均低于α-Al2O3相,仅α-(Al0.63Cr0.25Fe0.12)2O3相的H/E和H3/E*2值高于α-Al2O3相。

• 单位
  四川大学; 贵州大学