近日，安徽工業(yè)大學(xué)現(xiàn)代表界面工程研究中心教授張世宏團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)最新研究，通過(guò)第一性原理研究稀土元素對(duì)氮原子在體心立方鐵表面吸附和擴(kuò)散的影響，揭示了稀土滲氮的催滲機(jī)制。相關(guān)論文發(fā)表在《材料學(xué)報(bào)》上。

稀土在滲碳、滲氮、噴涂等表面處理技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。稀土輔助滲氮被證明有助于促進(jìn)擴(kuò)滲速率，提高滲層厚度，改善滲層性能。然而，其相應(yīng)的機(jī)制至今尚不清晰。

該項(xiàng)研究計(jì)算了體心立方鐵的體結(jié)構(gòu)和表面結(jié)構(gòu)性能，計(jì)算了氮的吸附性能；建模模擬了稀土元素在體心立方鐵中的占位，計(jì)算了稀土元素?fù)诫s的體心立方鐵表面氮原子的吸附情況。通過(guò)bader電荷和馳豫后的結(jié)構(gòu)變化，研究人員還發(fā)現(xiàn)了較強(qiáng)的La-N作用，解釋了La元素?fù)诫s后氮原子吸附能的提高。研究項(xiàng)目還對(duì)氮原子在體心立方鐵次表面的吸附進(jìn)行了計(jì)算，發(fā)現(xiàn)了稀土元素?fù)诫s對(duì)擴(kuò)散能壘的降低有幫助，總結(jié)了稀土La和Ce的催滲機(jī)制。

據(jù)介紹，這項(xiàng)研究將有助于深入了解稀土在表面處理技術(shù)中發(fā)揮的作用，為稀土表面處理技術(shù)的優(yōu)化提供理論支撐，也為第一性原理揭示表面處理的微觀機(jī)制提供了一個(gè)范例。

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