搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

fcc金属表面能的各向异性分析及表面偏析的预测

王博 张建民 路彦冬 甘秀英 殷保祥 徐可为

引用本文:
Citation:

fcc金属表面能的各向异性分析及表面偏析的预测

王博, 张建民, 路彦冬, 甘秀英, 殷保祥, 徐可为

Anisotropy analysis of surface energy and prediction of surface segregation for fcc metals

Wang Bo, Zhang Jian-Min, Yin Bao-Xiang, Lu Yan-Dong, Gan Xiu-Ying, Xu Ke-Wei
PDF
导出引用
  • 本文将元素变量(φ*和nWS)和MAEAM相结合,从原子尺度上对10种fcc金属Cu,Ag,Au,Ni,Pd,Pt,Rh,Al,Ir和Pb的38个不同晶面的表面能进行模拟计算及各向异性分析. 结果表明,fcc金属的密排面(111)的表面能最小,则该晶粒取向优先生长,与实验结果和第一原理的LMTO-ASA计算结果一致;各个晶面的表面能均随着其他晶面与(111)晶面的夹角cosθ(hkl)的增长而呈线性
    In the atomic scale, the surface energy anisotropy analysis of 38 surface planes of 10 fcc metals Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, Rh, Al, Ir and Pb have been simulated by using the elemental variables φ* and nWS and modified analytical embedded-atom method (MAEAM). The results show that the close-packed surface (111) of fcc metals which have the lowest surface energies will grow preferentially, the surface energies for all the other surface planes increase linearly with cosθ(hkl), where cosθ(hkl) are the angles between the surface planes (hkl) and (111), which is consistent with the experimental and the linear-muffin-tin-orbital atomic-sphere approximation (LMTO-ASA) results. A graphical approach which correctly explains the relation of the surface segregation energy and surface energy is employed. We conclude that the surface segregation takes place or not is mainly determined by the rule that an impurity (solute) with lower surface energy will segregate to the surface of the host (solution) with higher surface energy.
    [1]

    Hasson G, Boos Y, Iherbeuval J 1972 Surf. Sci. 31 115

    [2]

    Figuera J, Carter C B, Bartelt N C 2003 Surf. Sci. 531 29238

    [3]

    Wang X M, Shang C J, Yang S W 2005 Acta Metall. Sin. 41 1256 (in Chinese)[王学敏、 尚成嘉、 杨善武 2005 金属学报 41 1256]

    [4]

    Finnis M W, Sinclair J E 1984 Philos. Mag. A 50 45

    [5]

    Deurinck P D, Creemers C 1998 Surf. Sci. 419 62

    [6]

    Zhang C, Tang X, Wang Y L, Zhang Q Y 2005 Acta Phys. Sin. 54 5791 (in Chinese)[张 超、 唐 鑫、 王永亮、 张庆瑜 2005 54 5791]

    [7]

    He J H, Carosella C A, Hubler G K, Qadri S B, Sprague J A 2006 Phys. Rev. B 73 235406

    [8]

    Fritschea L, Kollerb J 2003 J. Solid State Chem. 176 652

    [9]

    Geng W T 2003 Phys. Rev. B 68 233402

    [10]

    Skriver H L, Rosengaard N M 1992 Phys. Rev. B 46 7157

    [11]

    Zhang B W, Hu W Y, Shu X L 2002 Theory of Embedded Atom Method and Its Application to Materials Science (Changsha: Hunan University Press) (in Chinese)[张邦维、 胡望宇、 舒小林 2002 嵌入原子方法理论及其在材料科学中的应用(长沙:湖南大学出版社)]

    [12]

    Ma F, Zhang J M, Xu K W 2004 Surf. Interface Anal. 36 355

    [13]

    Zhang J M, Xin H, Wei X M 2005 Acta Phys. Sin. 54 237 (in Chinese)[张建民、 辛 红、 魏秀梅 2005 54 237]

    [14]

    Zhang J M, Wei X M, Xin H 2005 Appl. Surf. Sci. 243 1

    [15]

    Zhang J M, Huang Y H, Wu X J, Xu K W 2006 Appl. Surf. Sci. 252 4936

    [16]

    Shu Y, Zhang J M, Xu K W 2006 Acta Phys. Sin. 55 4103 (in Chinese) [舒 瑜、 张建民、 徐可为 2006 55 4103]

    [17]

    Zhang J M, Song X L, Zhang X J, Xu K W, Ji V 2006 Surf. Sci. 600 1277

    [18]

    Zhang J M, Song X L, Zhang X J, Xu K W 2006 J. Phys. Chem. Solids. 67 7

    [19]

    Hamilton J C 1979 Phys. Rev. Lett. 42 989

    [20]

    Zhang B W, Ouyang Y F, Liao S Z, Jin Z P 1999 Phys. B 26 218

    [21]

    Zhang B W, Ouyang Y F 1993 Phys. Rev. B 48 3022

    [22]

    Hu W Y, Zhang B W, Shu X L, Huang B Y 1999 J. Alloys Compd. 287 159

    [23]

    Barrett C S, Massalski T B 1980 Structure of Metals (Pergamon Press: Oxford)

    [24]

    Kittle C, 1976 Introduction to Solid State Physics (Wiley: New York)

    [25]

    Johnson R A 1989 Phys. Rev. B 39 12554

    [26]

    Gray D E 1972 American Institute of Physics Handbook, Mcgraw-Hill Book Company: New York

    [27]

    Foils S M, Baskes M I, Daw M S 1986 Phys. Rev. B 33 7983

    [28]

    Deng H Q, Hu W Y, Shu X L 2001 Acta Metall. Sin. 37 467 (in Chinese)[邓辉球、 胡望宇、 舒小林 2001 金属学报37 467]

    [29]

    Wang Y, Song Z X, Xu K W 2007 Acta Phys. Sin. 56 7248 (in Chinese)[汪 渊、 宋忠孝、 许可为 2007 56 7248]

    [30]

    Bai P, Yang G P, Lu T M 1990 Appl. Phys. Lett. 56 198

    [31]

    Wong C C, Smith H I, Thompson C V 1986 Appl. Phys. Lett. 48 335

    [32]

    Zhang J M, Xu K W 2003 Acta Phys. Sin. 52 0145 (in Chinese)[张建民、 许可为 2003 52 0145]

    [33]

    Zhang J M, Xu K W 2002 Acta Phys. Sin. 51 2562 (in Chinese)[张建民、许可为 2002 51 2562]

    [34]

    Pan J L, Ni J 2006 Acta Phys. Sin. 55 0413 (in Chinese)[潘江陵、 倪 军 2006 55 0413]

  • [1]

    Hasson G, Boos Y, Iherbeuval J 1972 Surf. Sci. 31 115

    [2]

    Figuera J, Carter C B, Bartelt N C 2003 Surf. Sci. 531 29238

    [3]

    Wang X M, Shang C J, Yang S W 2005 Acta Metall. Sin. 41 1256 (in Chinese)[王学敏、 尚成嘉、 杨善武 2005 金属学报 41 1256]

    [4]

    Finnis M W, Sinclair J E 1984 Philos. Mag. A 50 45

    [5]

    Deurinck P D, Creemers C 1998 Surf. Sci. 419 62

    [6]

    Zhang C, Tang X, Wang Y L, Zhang Q Y 2005 Acta Phys. Sin. 54 5791 (in Chinese)[张 超、 唐 鑫、 王永亮、 张庆瑜 2005 54 5791]

    [7]

    He J H, Carosella C A, Hubler G K, Qadri S B, Sprague J A 2006 Phys. Rev. B 73 235406

    [8]

    Fritschea L, Kollerb J 2003 J. Solid State Chem. 176 652

    [9]

    Geng W T 2003 Phys. Rev. B 68 233402

    [10]

    Skriver H L, Rosengaard N M 1992 Phys. Rev. B 46 7157

    [11]

    Zhang B W, Hu W Y, Shu X L 2002 Theory of Embedded Atom Method and Its Application to Materials Science (Changsha: Hunan University Press) (in Chinese)[张邦维、 胡望宇、 舒小林 2002 嵌入原子方法理论及其在材料科学中的应用(长沙:湖南大学出版社)]

    [12]

    Ma F, Zhang J M, Xu K W 2004 Surf. Interface Anal. 36 355

    [13]

    Zhang J M, Xin H, Wei X M 2005 Acta Phys. Sin. 54 237 (in Chinese)[张建民、 辛 红、 魏秀梅 2005 54 237]

    [14]

    Zhang J M, Wei X M, Xin H 2005 Appl. Surf. Sci. 243 1

    [15]

    Zhang J M, Huang Y H, Wu X J, Xu K W 2006 Appl. Surf. Sci. 252 4936

    [16]

    Shu Y, Zhang J M, Xu K W 2006 Acta Phys. Sin. 55 4103 (in Chinese) [舒 瑜、 张建民、 徐可为 2006 55 4103]

    [17]

    Zhang J M, Song X L, Zhang X J, Xu K W, Ji V 2006 Surf. Sci. 600 1277

    [18]

    Zhang J M, Song X L, Zhang X J, Xu K W 2006 J. Phys. Chem. Solids. 67 7

    [19]

    Hamilton J C 1979 Phys. Rev. Lett. 42 989

    [20]

    Zhang B W, Ouyang Y F, Liao S Z, Jin Z P 1999 Phys. B 26 218

    [21]

    Zhang B W, Ouyang Y F 1993 Phys. Rev. B 48 3022

    [22]

    Hu W Y, Zhang B W, Shu X L, Huang B Y 1999 J. Alloys Compd. 287 159

    [23]

    Barrett C S, Massalski T B 1980 Structure of Metals (Pergamon Press: Oxford)

    [24]

    Kittle C, 1976 Introduction to Solid State Physics (Wiley: New York)

    [25]

    Johnson R A 1989 Phys. Rev. B 39 12554

    [26]

    Gray D E 1972 American Institute of Physics Handbook, Mcgraw-Hill Book Company: New York

    [27]

    Foils S M, Baskes M I, Daw M S 1986 Phys. Rev. B 33 7983

    [28]

    Deng H Q, Hu W Y, Shu X L 2001 Acta Metall. Sin. 37 467 (in Chinese)[邓辉球、 胡望宇、 舒小林 2001 金属学报37 467]

    [29]

    Wang Y, Song Z X, Xu K W 2007 Acta Phys. Sin. 56 7248 (in Chinese)[汪 渊、 宋忠孝、 许可为 2007 56 7248]

    [30]

    Bai P, Yang G P, Lu T M 1990 Appl. Phys. Lett. 56 198

    [31]

    Wong C C, Smith H I, Thompson C V 1986 Appl. Phys. Lett. 48 335

    [32]

    Zhang J M, Xu K W 2003 Acta Phys. Sin. 52 0145 (in Chinese)[张建民、 许可为 2003 52 0145]

    [33]

    Zhang J M, Xu K W 2002 Acta Phys. Sin. 51 2562 (in Chinese)[张建民、许可为 2002 51 2562]

    [34]

    Pan J L, Ni J 2006 Acta Phys. Sin. 55 0413 (in Chinese)[潘江陵、 倪 军 2006 55 0413]

  • [1] 邓永和, 张宇文, 谭恒博, 文大东, 高明, 吴安如. NiCu双金属纳米粒子的表面偏析、结构特征与扩散.  , 2021, 70(17): 177601. doi: 10.7498/aps.70.20210336
    [2] 陈璐, 李烨飞, 郑巧玲, 刘庆坤, 高义民, 李博, 周长猛. B2-和B19'-NiTi表面原子弛豫、表面能、电子结构及性能的理论研究.  , 2019, 68(5): 053101. doi: 10.7498/aps.68.20181944
    [3] 刘坤, 王福合, 尚家香. NiTi(110)表面氧原子吸附的第一性原理研究.  , 2017, 66(21): 216801. doi: 10.7498/aps.66.216801
    [4] 法涛, 陈田祥, 韩录会, 莫川. He,Au离子辐照AuCu3致元素表面偏析.  , 2016, 65(3): 038201. doi: 10.7498/aps.65.038201
    [5] 徐威, 兰忠, 彭本利, 温荣福, 马学虎. 微液滴在不同能量表面上润湿状态的分子动力学模拟.  , 2015, 64(21): 216801. doi: 10.7498/aps.64.216801
    [6] 李国旗, 张小超, 丁光月, 樊彩梅, 梁镇海, 韩培德. BiOCl{001}表面原子与电子结构的第一性原理研究.  , 2013, 62(12): 127301. doi: 10.7498/aps.62.127301
    [7] 肖红星, 龙冲生. UO2 晶体中低密勒指数晶面表面能的分子动力学模拟.  , 2013, 62(10): 103104. doi: 10.7498/aps.62.103104
    [8] 舒瑜, 张研, 张建民. Cu 表面性质的第一性原理分析.  , 2012, 61(1): 016108. doi: 10.7498/aps.61.016108
    [9] 刘建才, 张新明, 陈明安, 唐建国, 刘胜胆. In在Al(001)表面偏析的模拟.  , 2010, 59(8): 5641-5645. doi: 10.7498/aps.59.5641
    [10] 薛伟, 解国新, 王权, 张淼, 郑蓓蓉. 几种微构件材料的表面能及纳观黏附行为研究.  , 2009, 58(4): 2518-2522. doi: 10.7498/aps.58.2518
    [11] 倪建刚, 刘 诺, 杨果来, 张 曦. 第一性原理研究BaTiO3(001)表面的电子结构.  , 2008, 57(7): 4434-4440. doi: 10.7498/aps.57.4434
    [12] 张 辉, 张国英, 何君琦, 王 丹, 杨 爽. 杂质对吸附系统O/RhxPt1-x衬底合金(110)表面偏析的影响.  , 2008, 57(3): 1846-1850. doi: 10.7498/aps.57.1846
    [13] 黄 晋, 孙其诚. 一维液态泡沫渗流实验研究及表面能和粘性耗散分析.  , 2007, 56(10): 6124-6131. doi: 10.7498/aps.56.6124
    [14] 郑瑞伦, 陶 冶. 形状和原子数对纳米晶表面能的影响.  , 2006, 55(4): 1942-1946. doi: 10.7498/aps.55.1942
    [15] 张建民, 辛 红, 魏秀梅. 用MAEAM法计算Ag/Ni的界面能.  , 2005, 54(1): 237-241. doi: 10.7498/aps.54.237
    [16] 张 超, 唐 鑫, 王永亮, 张庆瑜. 替位杂质对贵金属(111)表面稳定性影响的分子动力学研究.  , 2005, 54(12): 5791-5796. doi: 10.7498/aps.54.5791
    [17] 张 辉, 张国英, 李 星, 刘士阳. 无序二元合金(NixCu1-x)表面CO吸附及对表面偏析的影响.  , 2004, 53(9): 3152-3156. doi: 10.7498/aps.53.3152
    [18] 张建民, 徐可为, 马 飞. 用改进嵌入原子法计算Cu晶体的表面能.  , 2003, 52(8): 1993-1999. doi: 10.7498/aps.52.1993
    [19] 刘红. 双轴向列相液晶的表面能.  , 2002, 51(12): 2786-2792. doi: 10.7498/aps.51.2786
    [20] 刘 红. 丝状相液晶由表面相互作用产生的相变.  , 2000, 49(7): 1321-1326. doi: 10.7498/aps.49.1321
计量
  • 文章访问数:  14214
  • PDF下载量:  1233
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2009-01-06
  • 修回日期:  2010-04-27
  • 刊出日期:  2011-01-15

/

返回文章
返回
Baidu
map