弛豫和静态弛豫计算后，得到最低能量晶界结构。然后将2个C原子和不同量的P原子引入 晶界的各个可能位置分别进行弛豫计算，得到结果如下。 图3~图4是将2个C原子和不同量的P原子分别引入所取的晶界中，经过弛豫计算后 得到的最低能量结构。相当于晶界Ce的浓度为2.5at%,晶界P的浓度分别为2.5at%和 l5at%。计算结果表明，由于C的原子尺寸较大，引起的晶格骑变能较大，因而晶界上仅有 少量位置是C©的低能量位置。当晶界P原子较少时，Cc原子位于其能量最低位置，而P原子 受C的影响偏离其能量最低位置（图8）。但是当晶界P原子较多时，反过来影响了Cc的位 置，使晶界溶质偏聚结构改变（图4）。这种偏聚结构的改变引起了晶界一系列性质的改 变。在晶界P原子很多的情况下，P原子在C©原子周围形成较为紧密的原子团。计算表明， 这种结构的能量很低，低于在没有C原了的情况下同样数量P原子按能量最低位置分布的状 态。因此，可以推测这种情祝下，晶界的Ce、P以及周围的Fc原子可能形成新的相。 在晶界引入溶质原子要使品界能量增高，能量增量的大小可以反映溶质偏聚的稳定性。 对于不同P偏聚量的晶界能量计算结果示于图5。结果表明，兰品界浓度低于6t%对a-Fc 中Ce-P共偏聚所引起的能量增量高于只有同样P偏聚的情况，说明Cc的偏聚使P偏聚不稳 定。而当晶界P浓度高于7at%时，Cc-P共偏聚的能量增量却小于只有同样量的P偏聚的情 况，说明Ce的偏聚使P的偏聚更稳定。 oe- ol'c-P-Cc o Fe-P ●Fc-P-e 10 15 20 15 Crain boundery F,ato 20 Grein boundary P,at% 图5品界偏聚所引起的能量增加 图6P的品界偏聚能变化 Fig.5 Energy increase caused by grain Fig.6 Change of grain boundray boundray cosegregation encgrgy of P 对于P晶界偏聚能的计算结果见图6，当晶界P浓度低于6at%时，由于Ce的偏聚使Fe P-Ce合金中P的晶界偏聚倾向低于同样水平的Fe-P合金。而当晶界P浓度高于7at%后，Ce 的加人却使P的晶界偏聚倾向大于Fe-P合金。 3讨 论 Cc和P在&-Fe晶界的相互作用很复杂。Ce和P在晶界的相互作用和形成的偏聚结构对于 P含量的不同是不一样的。由于C的晶界偏聚倾向较强，其优先在晶界占据有利位置而对P 偏聚的影响很大。在含P量较低的情况下，晶界偏聚的P原子较少，优先占据有利位置的C 原子使周围结构畸变较大，改变了P的有利位置，使P原子偏聚的能量增加。这时C©与P主要 表现为位置竞争作用，反映为C有抑制P在晶界偏聚的作用。而对于含P量较高的合金，晶 界上P原子在C原子周围形成低能量的偏聚原子团。从界面二维相的观点‘&来说，可以推测 ·545·弛豫和 静态 弛豫计算后 ， 得到 最低能 量 晶界结构 。 然后 将 个 原子和 不 同量 的 原子弓入 晶界的各个可能位置分别进 行弛豫计算 ， 得到 结果如下 。 图 一 图 是将 个 原子和 不 同量 的 原子分别 引入 所取 的 晶界 中 ， 经 过弛 豫 计算后 得到 的 最低能 量 结构 。 相 当于 晶界 的 浓 度 为 ， 晶界 的 浓 度 分 别为 和 。 计算结果 表明 ， 由于 的原子尺 寸较大 ， 引起 的 晶格畸变能较大 ， 因而 晶界上仅有 少 量 位置 是 的低能 量位置 。 当 晶界 原子较少 时 ， 。 原 子 位于其能 量 最低 位置 ， 而 原子 受 的影 响偏 离其能 量 最低 位置 图 。 但 是 当 晶界尸原子较多 时 ， 反 过来 影 响 了 的 位 置 ， 使 晶界溶质偏聚 结构改 变 图 。 这种偏聚 结 构 的 改 变引起 了 晶界一 系列性 质 的改 变 。 在 晶界 原子很 多的情况下 ， 原子在 原子 周 围形 成较 为 紧 密的 原子 团 。 计算表 明 ， 这 种结构 的能 量很 低 ， 低于 在没 有 原子 的情况下 同样数 量 原子按能 量 最低 位置分布 的 状 态 。 因此 ， 可 以推 测 在这 种情况下 ， 晶界的 、 以 及周 围的 原子可 能形 成 新 的相 。 在 晶界引入 溶质 原子 要使 晶界能 量增 高 ， 能 量增 量 的大 小可 以 反映 溶质偏聚 的稳定性 。 对于 不 同 偏聚 量 的 晶界能 量 计算结 果 示于 图 。 结 果 表 明 ， 当 晶界 浓 度低于 对 一 中 一 共偏 聚 所引起 的能量 增量 高于 只有 同样 偏聚 的情况 ， 说明 。 的偏聚 使 偏聚 不 稳 定 。 而 当 晶界 浓 度 高于 时 ， 一 共偏聚 的能量增量 却小于 只有 同样量 的 偏聚 的倩 况 ， 说 明 的偏聚使 的偏聚 更稳定 。 去二 二月 互 仁 车 一 ﹄才匕。﹃卜 ‘ 寸月 弋今。 牙 二月 爪 … 一 巨 几幸 。 ， 。 一 ， 上 ‘ · 乙 ， 飞 。 几己 ， 图 品界偏聚 所引起 的能 量 增加 图 的 晶界 偏聚能 变化 对 于 晶界偏聚 能 的计算结果 见 图 ， 当 晶界 浓 度低于 时 ， 由于 的偏聚 使 一 合金 中 的 晶界偏聚 倾 向低于 同样水 平的 一 合金 。 而 当 晶界 浓 度 高 于 后 ， 。 的加人却使 的 晶界偏聚 倾向大 于 一 合金 。 讨 论 和 在 一 晶界的 相互 作用很 复杂 。 和 在 晶界的相互 作用和形 成 的偏聚 结构对 于 含量 的不 同是不一样的 。 由于 的晶 界偏聚 倾 向 较强 ， 其优先在 晶界 占据有 利位置而对 偏 聚的影 响 很大 。 在 含 量较 低 的情况下 ， 晶界 偏 聚的 原子 较 少 ， 优先 占据有 利位置 的 原子使 周围结构畸变较 大 ， 改 变 了 的 有利位置 ， 使 原子 偏聚 的能 量增加 。 这时 与 主要 表现为 位置竞争作用 ， 反 映为 有 抑制 在晶界偏聚的 作 用 。 而对 于 含 量 较 高的合金 ， 晶 界上 原子在 原子 周 围形 成低能 量的偏聚原子 团 。 从界面二 维相的 观点 〔 ‘ 〕 来 说 ， 可 以推测