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摘要
基于第一性原理构建了钨基合金体系的溶质偏聚模型,以W-In体系为例研究了不同浓度下溶质的晶界偏聚行为和成键特征,从电子结构层面揭示了W-In体系的键合作用,预测了W-In体系界面稳定性随溶质浓度的变化规律.结合键布居、电荷密度、差分电荷密度和态密度等电子结构分析,发现了W-In体系中溶质原子在偏聚过程中的键性转变特征,阐明了W-In键由晶粒内部的离子键过渡为晶界区域强共价键的微观机理.模型计算首次得到了W-In体系中溶质本征偏聚能随In浓度的非单调变化规律,结合键合作用和能量分析揭示了溶质浓度对本征偏聚能的影响机制.计算预测了W-In体系达到高热稳定性所需的最佳溶质浓度范围和应避开的溶质浓度范围.本研究为具有高温稳定性的钨基合金材料的设计与制备提供了理论基础和定量化指导.
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