第一性原理计算Si和Ga掺杂对BCC-Fe广义层错能的影响

作者：陈溥芃; 王洋; 张元祥; 方烽; 张晓明

来源：钢铁研究学报, 2023, 35(03): 347-354.

DOI：10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20220089

• BCC-Fe
• {112}<111>滑移系
• 广义层错能
• 薄层孪晶
• 第一性原理
• 局域电荷密度

采用第一性原理计算了BCC-Fe以及BCC-Fe分别掺杂硅(Si)、镓(Ga)后{112}<111>滑移系的广义层错能。结果表明：Si和Ga均会降低BCC-Fe的广义层错能，对广义层错能曲线峰值的降低幅度分别为8.48%和10.27%;不同元素掺杂也会影响层错发生的位置，Si掺杂的BCC-Fe趋向于在Si原子所在的{112}面发生<111>方向的层错，而Ga掺杂的BCC-Fe更趋向于在与Ga原子近邻的{112}面发生<111>方向的层错。此外，BCC-Fe上下层沿着{112}<111>滑移系错动2/3bp(bp=1/2<111>)时，会形成薄层孪晶结构，使2/3bp处的广义层错能显著降低。与错动1bp后形成的完美晶体相比，薄层孪晶为亚稳定状态，可通过相邻的{112}平行晶面逐层错动2/3bp,从而生成多层孪晶来进一步降低层错能，一定程度上解释了Fe-Si、Fe-Ga合金中发现大量∑3孪晶界的现象。

• 单位
  东北大学; 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室