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摘要
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了不同摩尔比下H在α-Fe和γ-Fe晶格中的间隙占位情况,计算了稳态晶体的总能量、结合能、溶解热、电子态密度、电荷差分密度和电荷布居,分析了间隙H原子和Fe晶格之间的相互作用,讨论了H溶解对α-Fe和γ-Fe晶体电子结构的影响.结果表明:H溶解引起α-Fe和γ-Fe晶体点阵晶格畸变,体积膨胀率随着溶氢量的增加而增加.从能量角度分析发现,H优先占据α-Fe的四面体间隙位,而在γ-Fe中优先占据八面体间隙位.态密度、电荷差分密度以及电荷布居分析发现,间隙H原子与Fe晶格的相互作用仅由H的1s轨道电子和Fe的4s轨道电子所贡献,二者作用力相对较弱,这是造成H在Fe晶格中固溶度较低的主要原因之一.
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