[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 202010515471.1
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111695252A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)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

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，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(jù)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(jù)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。本發(fā)明的有益效果是：(i)提供了一種新型的金屬材料耐腐蝕性能評估方法；(ii)相較于傳統(tǒng)的實驗方法，此方法的周期大大縮短，人力和資源的浪費得到很好的避免；(iii)仿真計算結果和實測值接近，準確度高。

技術領域

本發(fā)明屬于金屬基體技術領域，具體涉及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。

背景技術

金屬基體材料由于冶煉方便、加工容易、價格低廉，能夠滿足大多數(shù)的行業(yè)生產需求，因此被廣泛應用；N等非金屬原子對金屬基體耐腐蝕性能的影響是至關重要的，也直接關系到我們對金屬基體耐腐蝕機理本質的理解

傳統(tǒng)的金屬基體材料耐腐蝕性能研究方式是通過向金屬基體中添加不同濃度的N等非金屬元素，經過冶煉、軋制后獲取目標實驗樣品，再開展實驗室性能評估，整個研究周期不僅需要1個月到半年之久，而且還損耗大量的人力、物力，這嚴重制約了新材料的研發(fā)和推廣。隨著經濟的發(fā)展和金屬材料行業(yè)應用領域的進一步拓展，對新金屬材料的開發(fā)和服役提出了更高的要求，不僅要求高質，而且要求高效。

發(fā)明內容

為解決上述問題，本發(fā)明提供了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，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(jù)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(jù)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。

優(yōu)選地，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(shù)；

將所述初始點陣常數(shù)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。

優(yōu)選地，所述獲取所述金屬基體的初始點陣常數(shù)包括步驟：

獲取所述金屬基體的X-ray衍射數(shù)據(jù)；

將所述X-ray衍射數(shù)據(jù)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(shù)。

優(yōu)選地，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(jù)所述第一非金屬元素原子數(shù)量、所述第二非金屬元素原子數(shù)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(yōu)化，以得到所述摻雜模型。

優(yōu)選地，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(jù)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。

優(yōu)選地，所述對所述摻雜超胞進行能量優(yōu)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(yōu)化，并獲取所述第一非金屬元素原子最穩(wěn)定的摻雜位置。

優(yōu)選地，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：