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摘要
基于密度泛函理论的平面波赝势方法,从原子尺度研究了Co原子掺杂对γ′-Ni3Al晶体结构稳定性的影响。首先通过数值优化与实验结果对比选取了最佳工艺参数,计算了Co原子掺杂前后晶胞的晶体结构、体系的总能量、形成热、结合能及电子态密度和电荷密度,进而分析了体系结构的成键特性和稳定性。计算结果表明:Co原子取代Al原子位置后晶胞结构更稳定;掺杂前后在–10eV到费米能级的低能级区域,Co、Ni原子的3d轨道与Al原子的s、p轨道发生了强烈的轨道杂化,且原子间的电荷转移量明显增加,使得掺杂后化合物的共价键性增强;与取代Ni原子相比,在费米能级低能级处Co原子取代Al原子时成键电子数增加,其周围价电子相互作用增强,形成的合金体系稳定性提高。最后采用高温长时时效实验对计算结果进行了验证。
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