稀土La和Ce偏析对α-Fe锌致液态金属脆影响的第一性原理研究

基于第一性原理计算研究了稀土元素La和Ce偏析对Zn引入α-FeΣ5(310)[100]晶界稳定的影响及其作用机制。研究发现2种稀土元素均能稳定地偏析到晶界处,且La偏聚晶界比Ce偏聚晶界更稳定,态密度的分析发现偏聚在晶界处的稀土原子与周围的Fe原子成键进而维持稳定性;固溶形成能的计算结果发现稀土偏聚及晶界上的空位形成均提高了Zn在晶界处的固溶形成能,增加了Zn的固溶难度。结合Zn的固溶形成能及固溶后晶界能的计算结果可以发现晶界处偏聚的稀土元素通过抑制Zn向晶界内部渗入来提高晶界稳定性,且Ce-Zn间强烈的成键作用使得Zn渗入后Ce固溶晶界比La固溶晶界更稳定。