【摘 要】
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L12结构的Ni3Al金属间化合物由于熔点高、且屈服强度随着温度的升高而增加一直倍受重视,是一种极赋研究价值和应用潜力的高温结构材料。但在利用场离子显微镜（FIM）对二元有序合金进行观察时,通常发现往往一种原子的映像很明亮,而另一种原子的映像很黯淡甚至消失。二元有序合金中成像原子的种类和机理,是困扰着人们近三十年的一个问题。 本文首先采用广义梯度校正（GGA）平面波基的密度泛函理论（DFT）
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L12结构的Ni3Al金属间化合物由于熔点高、且屈服强度随着温度的升高而增加一直倍受重视,是一种极赋研究价值和应用潜力的高温结构材料。但在利用场离子显微镜（FIM）对二元有序合金进行观察时,通常发现往往一种原子的映像很明亮,而另一种原子的映像很黯淡甚至消失。二元有序合金中成像原子的种类和机理,是困扰着人们近三十年的一个问题。 本文首先采用广义梯度校正（GGA）平面波基的密度泛函理论（DFT）,采用超软赝势描述电子—离子间的相互作用,分别计算了Ni3Al（111）面Ni原子和Al原子的逃逸能。计算结果并不明显地支持哪一类原子优先升华。 考虑样品表面的温度效应和曲率效应,基于从头计算的模拟退火算法,计算了Ni36Al19团簇的低能态结构。计算发现Al原子有趋于团簇表面分布的趋势,对Ni3Al场离子显微镜映像中只观察到Al原子成像的实验事实提供了一个理论上的支持。 为了进一步讨论温度效应和表面效应对大团簇原子分布的影响,采用基于从头计算获得的Ni-Al原子间相互作用势,应用经典的模拟退火算法,计算了Ni180Al60团簇的低能态结构,计算结果表明,Al原子较Ni原子更加明显地趋于团簇表面,进一步支持了Ni3Al场离子显微镜Al原子成像的实验结果。 总之,由于针尖样品表面曲率和制样过程温度效应的影响,Al原子在Ni3Al样品表面偏聚,从理论上对FIM的观测结果提供了支持。
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