Исследование влияния углерода и азота на электронное строение и сверхтонкие взаимодействия в ГЦК-сплавах на основе железа

• Автор: Тимошевский, Владимир Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 139 с. : ил

Оглавление
Введение

1 Фундаментальные основы и особенности метода ЕЬАР¥

1.1 Теория функционала плотности

1.2 Обмеино-корреляциониые взаимодействия: локальное и градиентное приближения

1.3 ОРТ для спип-поляризованных систем

1.4 ЬАР’УУ-базис и его расширения

1.5 Построение зарядовой плотности и кристаллического потенциала

1.6 Построение матрицы Гамильтониана и интегралов перекрывания

1.7 Выводы

2 Теория сверхтонких взаимодействий

2.1 Электросгативеское взаимодействие ядра с окружающим полем
2.2 Изомерный сдвиг
2.3 Квадрунольпое расщепление
2.4 Магнитные сверхтонкие взаимодействия
2.5 Расчет тензора ЕГО в рамках метода ЕЬАР'УУ
2.6 Выводы
3 Электронное строение и сверхтонкие взаимодействия в нитриде железа
3.1 Введение

3.2 Атомная и электронная структура нитрида
3.3 Распределение электронной плотности и снерхтопкио взаимодействия в Fe4N
3.4 Выводы
4 Электронное строение и сверхтонкие взаимодействия в аусте-ните Ее-С
4.1 Введение
4.2 Детали расчета и атомная структура системы РеяС
4.3 Электронная структура и магнитные свойства системы Рс8С
4.4 Объемная зависимость полной энергии и магнитных моментов
4.5 Распределение электронной плотности и квадрунольное расщепление в РевС
4.6 Выводы
5 Электронное строение и сверхтонкие взаимодействия в аусте-ниге Ре-И
5.1 Введение
5.2 Атомная и электронная структура системы Ре§К
5.3 Объемная зависимость полной энергии и магнитных моментов!
5.4 Распределение электронной плотности и квадрунольное расщепление в Ре§К
5.5 Выводы
Заключение
Литература

Введение
Корозионпостойкие аустепитные стали широко распространены как конструкционный материал. Из 10 миллионов тон, которые производятся в мире ежегодно, значительная часть используется при повышенных температурах. Стабильность к выделению фаз внедрения (карбиды или нитриды) и иптерметаллидных фаз является особо важной в первую очередь для механических и коррозионных свойств. Стали, предназначенные дли криогенной промышленности, должны быть стабильными относительно низкотемпературных структурных и магнитных переходов. Таким образом, фазовая стабильность является важным фактором при разработке нержавеющих аустенитиых сталей. В настоящее время используются многокомпонентные аустепитные стали, содержащие Ni, Mil, Сг и другие дорогостоящие легирующие компоненты. Допирование этих сталей легкими примесями внедрения оказывает существенное влияние па их свойства. Допирование стали углеродом ограничивается сотыми долями процента из-за опасности карбидных выделений на границе зерен, резко уменьшающих стойкость к межкристаллитпой коррозии. Азот в виде примесей в сталях вызывает появление нетривиальных и даже экстраординарных изменений их свойств. В частности, это утверждение относится к необычной комбинации предела текучести и вязкости разрушения. Впервые механические свойства азотистых сталей были исследованы, вероятно, Эндрю |1|, который получил образцы Fe-N и обнаружил увеличение предела текучести, вызванное введением азота, и эффект азотной аустепизациии. Фрешсер и Кубит |2| были первыми, кто открыл, что при увеличении содержания азота повышение предела текучести аустенитиых сталей не сопровождается ожидаемым снижением прочности. Фактически этот факт означал,

Как было описано выше, потенциал системы состоит из Кулоповской части Ус{г) и обменно-корреляционной части Ухс(г). Кулоповский потенциал, включающий в себя потенциал Хартри и потенциал атомных ядер, определяется зарядовой плотностью (как электронной так я ядериой) путем решения уравнения Пуассона:
V 2Ус(г) = 4тг р(г) (1.36)
Используемые разложения (1.32,1.35) позволяют использовать эффективный метод решения этого уравнения и, тем самым, получить Кулоповский потенциал внутри кристаллической ячейки.
Прежде всего заметим, что в Фурье-пространстве уравнение (1.36) диагонально. Таким образом, имея Фурье-образ электронной плотности внутри кристаллической ячейки, мы легко находим потенциал:
Ус(к) = (1.37)
Используя данное выражение, находим значение потенциала па поверхности атомной сферы радиуса Я:
У(Я) = ^и(£)е<(£й> (1.38)
Теперь, решив задачу Дирихле с граничными условиями для сферы, мы можем получить значения потенциала в области (I). Используя формализм функций Грина, решение можно записать в виде (56]:

Функция Грина С?(г, г") имеет вид:
£ Г 2Д+
(1,40)
У(г) = I р(7)С(г, ?)& - ^ £ У(Я') ~ с!#. (1.39)
0(р р) = 41уММ)^1 [1 _
гм 2Ь + 1 Ы

где г> - большее, а г< - меньшее значение из величин г и г'. Производная функции Грина по нормали к сфере радиуса Я имеет вид:
дС_сЮ дп' дг'
г'-Я 1М