安徽工业大学教师研究项目揭示稀土渗氮催渗机制

近日，安徽工业大学现代表界面工程研究中心张世宏教授团队的一项最新研究，通过第一性原理研究稀土元素对氮原子在体心立方铁表面吸附和扩散的影响，揭示了稀土渗氮的催渗机制。相关论文以题为“第一性原理计算研究稀土掺杂对Fe表面氮的吸附和扩散的影响：揭示渗氮中的催渗机制”被金属材料领域国际顶级刊物Acta Materialia发表。

稀土在渗碳、渗氮、喷涂等表面处理技术中有着广泛的应用。稀土辅助渗氮被证明有助于促进扩渗速率，提高渗层厚度，改善渗层性能。然而，相应的机制尚不清晰。

该项研究计算了体心立方铁的体结构和表面结构性能，计算了氮的吸附性能；建模模拟了稀土元素在体心立方铁中的占位，计算了稀土元素掺杂的体心立方铁表面氮原子的吸附情况。通过bader电荷和驰豫后的结构变化发现了较强的La-N作用，解释了La元素掺杂后氮原子吸附能的提高。研究项目还对氮原子在体心立方铁次表面的吸附进行了计算，发现了稀土元素掺杂对扩散能垒的降低有帮助。总结了稀土La和Ce的催渗机制。

这项研究将有助于深入了解稀土在表面处理技术中发挥的作用，为稀土表面处理技术的优化提供理论支撑，也为第一性原理揭示表面处理的微观机制提供了一个范例。（汪盛颜）