磁场下碳化物析出的热力学机制

作者：廖已莹; 侯廷平; 杨雨豪; 郑一航; 于涛; 刘伍明; 吴开明

来源：原子与分子物理学报, 2025, 42(04): 127-136.

DOI：10.19855/j.1000-0364.2025.046001

• 磁场
• 碳化物
• 析出相
• 热力学机制

钢中碳化物的形成主要由合金元素的种类以及含量的决定，碳化物对钢铁材料的显微组织形态和力学性能有重要影响.磁场是影响碳化物析出规律发生改变的重要因素之一.以常见的碳化物M6C（M=Fe, Mo）作为研究对象，利用第一性原理计算η-Fe2C、Fe3C、Fe2Mo4C、Fe3Mo3C-I、Fe3Mo3C-II和Fe4Mo2C等合金碳化物的磁矩，计算结果表明其中Fe4Mo2C的磁矩最大，达到了7.04μB.磁矩不仅由碳化物晶胞中Fe原子个数有关，还与Fe Wyckoff占位紧密相关.通过模拟计算碳化物的磁致磁热熔、磁熵、磁焓和磁自由能，从热力学角度对各碳化物进行分析，结果表明磁场会使碳化物的磁致磁热熔和磁熵增加；强磁场会降低M6C的磁自由能进而提高其稳定性.此工作为研究核聚变材料磁性能提供理论基础和技术参考.

• 单位
  武汉科技大学; 中国科学院物理研究所; 江汉大学