| 题名 | 不锈钢中MnS夹杂相局域溶解的第一性原理研究 |
| 作者 | 王宇佳 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2012 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 马秀良 ; 胡培君 |
| 关键词 | 不锈钢 点蚀 第一性原理计算 MnS MnCr2O4 stainless steel pitting corrosion first-principles calculation MnS MnCr2O4 |
| 学位专业 | 材料物理与化学 |
| 中文摘要 | "不锈钢的点蚀是材料科学中的一个经典问题。前人的研究已经证实点蚀形核的第一步是MnS夹杂相的溶解，我们最近的透射电子显微学实验已确定MnS夹杂相的最初溶解位置。根据这些实验结果，本文利用第一性原理计算方法并结合电化学原理，对不锈钢中MnS夹杂相的溶解位置、溶解形态、溶解机理等问题进行了研究。 通过透射电镜实验，我们已发现MnS夹杂相优先在MnCr2O4纳米八面体颗粒的周围发生溶解。本文利用第一性原理计算准确的算出了MnCr2O4的标准生成焓，并且估算出其标准熵，进而计算出MnCr2O4的电极电位，发现它的电极电位比MnS高很多，当MnCr2O4与MnS接触在一起时，就会发生接触腐蚀，导致MnS的溶解被加速。 实验还发现不同的MnCr2O4纳米颗粒周围MnS的溶解速度不同。根据电中性原理， MnS阳极溶解反应速度的不同是由于MnCr2O4表面的阴极反应速度差异所造成的。实验证实：MnCr2O4颗粒大多是以八面体形态存在，其外表面一般为（111）面。MnCr2O4的（111）面可能由金属原子表面和氧原子表面构成。第一性原理计算表明：在金属原子表面上，阴极反应可以很容易的进行；在氧原子表面上，阴极反应不能进行。对于实验中观察到的一些不规则的MnCr2O4纳米颗粒，我们计算了（100）和（110）表面上的阴极反应，发现表面金属原子的比例越高，O2分子裂解反应的势垒越低。 MnS的溶解机理一直是不锈钢点蚀问题中的一个重要问题。本文利用第一性原理分子动力学以及过渡态搜索方法研究了MnS表面单原子台阶角落处一个Mn离子的溶解过程，结果发现Mn离子溶解的过程中存在两个过渡态，势垒分别为0.87eV和1.00eV，这表明MnS的溶解是比较困难的，需要靠MnCr2O4这样的物质对其进行催化或者进行电位极化才能促使它发生较快的溶解。 |
| 公开日期 | 2013-04-12 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://210.72.142.130/handle/321006/64469]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王宇佳. 不锈钢中MnS夹杂相局域溶解的第一性原理研究[D]. 北京. 中国科学院金属研究所. 2012. |
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