[發明專利]一種摻雜非金屬元素的金屬基體耐腐蝕性能研究仿真方法

在審

• 申請號: 202010515471.1
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111695252A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 許斐范;曹建平;楊建煒;姜杉;劉立偉;高立軍
• 申請（專利權）人: 首鋼集團有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10;G06F113/26
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 王瑞琳

1.一種摻雜非金屬元素的金屬基體耐腐蝕性能研究仿真方法，其特征在于，所述方法包括步驟：

構建所述金屬基體的初始基體模型；

根據所述初始基體模型，構建第一非金屬元素和所述金屬基體組成的摻雜模型；

根據所述摻雜模型，構建所述摻雜模型和第二非金屬元素組成的吸附模型；

計算所述摻雜模型和所述吸附模型的吸附能，并將二者比較。

2.根據權利要求1所述的摻雜非金屬元素的金屬基體耐腐蝕性能研究仿真方法，其特征在于，所述構建所述金屬基體的初始基體模型包括步驟：

獲取所述金屬基體的初始點陣常數；

將所述初始點陣常數導入第一性原理計算軟件中；

所述第一性原理計算軟件輸出所述初始基體模型。

3.根據權利要求2所述的摻雜非金屬元素的金屬基體耐腐蝕性能研究仿真方法，其特征在于，所述獲取所述金屬基體的初始點陣常數包括步驟：

獲取所述金屬基體的X-ray衍射數據；

將所述X-ray衍射數據導入Jade5圖譜處理軟件；

所述Jade5圖譜處理軟件輸出所述初始點陣常數。

4.根據權利要求1所述的摻雜非金屬元素的金屬基體耐腐蝕性能研究仿真方法，其特征在于，所述構建第一非金屬元素和所述金屬基體組成的摻雜模型包括步驟：

根據所述第一非金屬元素原子數量、所述第二非金屬元素原子數量和仿真實驗精確度要求，確定所述金屬基體的超胞尺寸大小；

基于第一性原理的密度泛函理論，將所述第一非金屬元素原子和所述超胞摻雜，以得到摻雜超胞；

對所述摻雜超胞進行能量優化，以得到所述摻雜模型。

5.根據權利要求4所述的摻雜非金屬元素的金屬基體耐腐蝕性能研究仿真方法，其特征在于，所述將所述第一非金屬元素原子和所述超胞摻雜包括：根據所述超胞中金屬原子三維點陣坐標，將所述第一非金屬元素原子放入所述超胞的四面體間隙或八面體間隙中。

6.根據權利要求4所述的摻雜非金屬元素的金屬基體耐腐蝕性能研究仿真方法，其特征在于，所述對所述摻雜超胞進行能量優化包括：設置所述摻雜超胞的原子運動為100、原子馳豫結束條件為-0.02、原子馳豫算法為2和原子馳豫方式為-2，以對所述摻雜超胞進行能量優化，并獲取所述第一非金屬元素原子最穩定的摻雜位置。

7.根據權利要求1所述的摻雜非金屬元素的金屬基體耐腐蝕性能研究仿真方法，其特征在于，所述構建所述摻雜模型和第二非金屬元素組成的吸附模型包括步驟：

獲取所述第一非金屬元素原子和所述金屬基體經能量優化后的摻雜超胞；

將所述第二非金屬元素原子設置于所述摻雜超胞中的吸附位置處，以得到吸附超胞；

對所述吸附超胞進行能量優化，以得到所述吸附模型。

8.根據權利要求7所述的摻雜非金屬元素的金屬基體耐腐蝕性能研究仿真方法，其特征在于，所述吸附位置包括所述摻雜超胞中的頂位、穴位和橋位。

9.根據權利要求7所述的摻雜非金屬元素的金屬基體耐腐蝕性能研究仿真方法，其特征在于，所述對所述吸附超胞進行能量優化包括：設置所述吸附超胞的原子運動為100、原子馳豫結束條件為-0.02、原子馳豫算法為2和原子馳豫方式為-2，以對所述吸附超胞進行能量優化，并獲取所述第二非金屬元素原子最穩定的吸附位置。

10.根據權利要求1所述的摻雜非金屬元素的金屬基體耐腐蝕性能研究仿真方法，其特征在于，所述吸附能計算公式為：

E_ads＝E_A+B+E₀-E_A+B+0

其中，E_ads表示所述第二非金屬元素原子在吸附模型表面吸附時的吸附能；A代表所述第一非金屬元素原子，B代表金屬基體原子；E_A+B表示沒有吸附所述第二非金屬元素原子時摻雜模型的總能量；E₀表示孤立的所述第二非金屬元素原子在真空中的能量；E_A+B+0表示所述第二非金屬元素原子吸附在摻雜模型表面后的總能量。