钒微合金钢中α-Fe/V4C3界面结构与稳定性的第一性原理计算

为了探索Fe／V4C3的界面稳定性，利用第一原理平面波赝势法对（100）-fe/（100）V4C3的三种不同原子叠加序列（fe-on-c、fe-on-v和Bridge）的界面结构进行了优化。通过分析Fe/v4c3界面的结构稳定性，计算出三种构型的界面分离功分别为4.29、1.43和2.70ev。分离功越大，界面稳定性越强。Fe沉淀的V4C3主要以fe-on-c结构存在，界面稳定性最强。通过态密度、差分、电荷密度和电子局域函数研究了Fe/v4c3的电子结构性质。结果表明，在fe-on-c结构中，Fe原子在界面处存在电荷稀释区，丢失的电荷转移到界面。由于C原子的强电负性，在界面上形成了强的混合离子/离子，Fe与C原子的相互作用明显强于Fe与V原子的相互作用。通过总态密度和分态密度，发现fe-d轨道和C-P轨道之间的电子轨道杂化发生在-4.5~-2.5ev的区域，形成Fe—C共价键。