【摘 要】
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由于铬的特殊性质,常被掺杂进钢或铁中炼制不锈钢,以提高基体组织的抗腐蚀性。本文通过在纯铁表面掺杂Cr原子来简化模拟不锈钢的组成,通过与纯铁情况的比较,探讨Cr的抗蚀机理
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由于铬的特殊性质,常被掺杂进钢或铁中炼制不锈钢,以提高基体组织的抗腐蚀性。本文通过在纯铁表面掺杂Cr原子来简化模拟不锈钢的组成,通过与纯铁情况的比较,探讨Cr的抗蚀机理。模拟了常见腐蚀离子(H2O,Cl-,H+)分别在Fe(110),Cr(110),完整Fe(110)Cr和缺陷Fe(110)Cr表面的交互作用,经过DMOl3的结构优化比较,确定各离子的稳定结构。除了几何构型和吸附能量,还进行了键长、布居数、电子转移和态密度贡献的分析。模拟结果表明:三种离子作用时,在Fe(110)和Cr(110)表面上H20分子和Cl-离子的稳定位在top,H+离子在hcp位;比较每一离子在三表面上的吸附能可知,Fe(110)Cr表面上最稳定,各离子在同一表面吸附能顺序为H+>Cl->H2O;任何一种吸附物作用于纯净表面时,各表面都存在部分键长变大、布居数变小的情况,而且影响键长增长的顺序为H2O>Cl->H+,表明了介质的腐蚀强弱;Fe(110)表面上掺杂Cr原子之后,Fe-Fe键长都有所收缩,键长变短,键能增大,说明Cr的掺杂对Fe的腐蚀具有一定的抵御作用;晶体截面上部分原子与吸附的部分离子之间发生了态密度的共振,分别形成了 Fe(Cr)-O(H2O)键,Fe(Cr)-H(H+)键和Fe(Cr)-Cl(Cl-)键,并且形成的键依次增强;三种离子的电子轨道云波及范围大小顺序依次为H20>Cl->H+(Fe表面),Cl->H+>H2O(含Cr表面),因不同金属的半径和电荷分布对电子轨道影响不同;三平面态密度范围满足:Cr(110)>Fe(110)Cr>Fe(110);缺陷Fe(110)Cr表面相较完整表面上,吸附离子的腐蚀能力都得到加强,且遵循Cl->H+>H2O,说明缺陷表面上更容易发生腐蚀。
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