一种掺杂非金属元素的金属基体耐腐蚀性能研究仿真方法技术

一种掺杂非金属元素的金属基体耐腐蚀性能研究仿真方法，所述方法包括步骤：构建所述金属基体的初始基体模型；根据所述初始基体模型，构建第一非金属元素和所述金属基体组成的掺杂模型；根据所述掺杂模型，构建所述掺杂模型和第二非金属元素组成的吸附模型；计算所述掺杂模型和所述吸附模型的吸附能，并将二者比较。本发明专利技术的有益效果是：(i)提供了一种新型的金属材料耐腐蚀性能评估方法；(ii)相较于传统的实验方法，此方法的周期大大缩短，人力和资源的浪费得到很好的避免；(iii)仿真计算结果和实测值接近，准确度高。

【技术实现步骤摘要】
一种掺杂非金属元素的金属基体耐腐蚀性能研究仿真方法
本专利技术属于金属基体
，具体涉及一种掺杂非金属元素的金属基体耐腐蚀性能研究仿真方法。
技术介绍
金属基体材料由于冶炼方便、加工容易、价格低廉，能够满足大多数的行业生产需求，因此被广泛应用；N等非金属原子对金属基体耐腐蚀性能的影响是至关重要的，也直接关系到我们对金属基体耐腐蚀机理本质的理解传统的金属基体材料耐腐蚀性能研究方式是通过向金属基体中添加不同浓度的N等非金属元素，经过冶炼、轧制后获取目标实验样品，再开展实验室性能评估，整个研究周期不仅需要1个月到半年之久，而且还损耗大量的人力、物力，这严重制约了新材料的研发和推广。随着经济的发展和金属材料行业应用领域的进一步拓展，对新金属材料的开发和服役提出了更高的要求，不仅要求高质，而且要求高效。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种掺杂非金属元素的金属基体耐腐蚀性能研究仿真方法，所述方法包括步骤：构建所述金属基体的初始基体模型；根据所述初始基体模型，构建第一非金属元素和所述金属基体组成的掺杂模型；根据所述掺杂模型，构建所述掺杂模型和第二非金属元素组成的吸附模型；计算所述掺杂模型和所述吸附模型的吸附能，并将二者比较。优选地，所述构建所述金属基体的初始基体模型包括步骤：获取所述金属基体的初始点阵常数；将所述初始点阵常数导入第一性原理计算软件中；所述第一性原理计算软件输出所述初始基体模型。优选地，所述获取所述金属基体的初始点阵常数包括步骤：获取所述金属基体的X-ray衍射数据；将所述X-ray衍射数据导入Jade5图谱处理软件；所述Jade5图谱处理软件输出所述初始点阵常数。优选地，所述构建第一非金属元素和所述金属基体组成的掺杂模型包括步骤：根据所述第一非金属元素原子数量、所述第二非金属元素原子数量和仿真实验精确度要求，确定所述金属基体的超胞尺寸大小；基于第一性原理的密度泛函理论，将所述第一非金属元素原子和所述超胞掺杂，以得到掺杂超胞；对所述掺杂超胞进行能量优化，以得到所述掺杂模型。优选地，所述将所述第一非金属元素原子和所述超胞掺杂包括：根据所述超胞中金属原子三维点阵坐标，将所述第一非金属元素原子放入所述超胞的四面体间隙或八面体间隙中。优选地，所述对所述掺杂超胞进行能量优化包括：设置所述掺杂超胞的原子运动为100、原子驰豫结束条件为-0.02、原子驰豫算法为2和原子驰豫方式为-2，以对所述掺杂超胞进行能量优化，并获取所述第一非金属元素原子最稳定的掺杂位置。优选地，所述构建所述掺杂模型和第二非金属元素组成的吸附模型包括步骤：获取所述第一非金属元素原子和所述金属基体经能量优化后的掺杂超胞；将所述第二非金属元素原子设置于所述掺杂超胞中的吸附位置处，以得到吸附超胞；对所述吸附超胞进行能量优化，以得到所述吸附模型。优选地，所述吸附位置包括所述掺杂超胞中的顶位、穴位和桥位。优选地，所述对所述吸附超胞进行能量优化包括：设置所述吸附超胞的原子运动为100、原子驰豫结束条件为-0.02、原子驰豫算法为2和原子驰豫方式为-2，以对所述吸附超胞进行能量优化，并获取所述第二非金属元素原子最稳定的吸附位置。优选地，所述吸附能计算公式为：Eads＝EA+B+E0-EA+B+0其中，Eads表示所述第二非金属元素原子在吸附模型表面吸附时的吸附能；A代表所述第一非金属元素原子，B代表金属基体原子；EA+B表示没有吸附所述第二非金属元素原子时掺杂模型的总能量；E0表示孤立的所述第二非金属元素原子在真空中的能量；EA+B+0表示所述第二非金属元素原子吸附在掺杂模型表面后的总能量。本专利技术的有益效果是：(i)提供了一种新型的金属材料耐腐蚀性能评估方法；(ii)相较于传统的实验方法，此方法的周期大大缩短，人力和资源的浪费得到很好的避免；(iii)仿真计算结果和实测值接近，准确度高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是N原子在面心奥氏体铁基体单胞内的掺杂位置示意图；图2是0原子在面心奥氏体铁基体单胞表面吸附位置示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。在本申请实施例中，本申请提供了一种掺杂非金属元素的金属基体耐腐蚀性能研究仿真方法，所述方法包括步骤：构建所述金属基体的初始基体模型；根据所述初始基体模型，构建第一非金属元素和所述金属基体组成的掺杂模型；根据所述掺杂模型，构建所述掺杂模型和第二非金属元素组成的吸附模型；计算所述掺杂模型和所述吸附模型的吸附能，并将二者比较。本申请提供的一种掺杂非金属元素的金属基体耐腐蚀性能研究仿真方法，首先构造第一非金属元素和金属基体组成的掺杂模型，然后构造第二非金属元素与掺杂模型组成的吸附模型，并且计算吸附模型和掺杂模型的吸附能，通过对两个吸附能的比较判断掺杂非金属元素的金属基体耐腐蚀性能。下面对各步骤进行进一步详细描述。在本申请实施例中，所述构建所述金属基体的初始基体模型包括步骤：获取所述金属基体的初始点阵常数；将所述初始点阵常数导入第一性原理计算软件中；所述第一性原理计算软件输出所述初始基体模型。在本申请实施例中，所述第一性原理计算软件为VASP5.2。在本申请实施例中，所述获取所述金属基体的初始点阵常数包括步骤：获取所述金属基体的X-ray衍射数据；将所述X-ray衍射数据导入Jade5图谱处理软件；所述Jade5图谱处理软件输出所述初始点阵常数。在其他一些实施例中，还可以通过查阅文献获取仿真实验所用的金属基体的初始点阵常数。在本申请实施例中，所述构建第一非金属元素和所述金属基体组成的掺杂模型包括步骤：根据所述第一非金属元素原子数量、所述第二非金属元素原子数量和仿真实验精确度要求，确定所述金属基体的超胞尺寸大小；基于第一性原理的密度泛函理论，将所述第一非金属元素原子和所述超胞掺杂，以得到掺杂超胞；对所述掺杂超胞进行能量优化，以得到所述掺杂模型。在本申请实施例中，所述将所述第一非金属元素原子和所述超胞掺杂包括：根据所述超胞中金属原子三维点阵坐标，将所述第一非金属元素原子放入所述超胞的四面体间隙或八面体间隙中。在本申请实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掺杂非金属元素的金属基体耐腐蚀性能研究仿真方法，其特征在于，所述方法包括步骤：/n构建所述金属基体的初始基体模型；/n根据所述初始基体模型，构建第一非金属元素和所述金属基体组成的掺杂模型；/n根据所述掺杂模型，构建所述掺杂模型和第二非金属元素组成的吸附模型；/n计算所述掺杂模型和所述吸附模型的吸附能，并将二者比较。/n

【技术特征摘要】
1.一种掺杂非金属元素的金属基体耐腐蚀性能研究仿真方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
构建所述金属基体的初始基体模型；
根据所述初始基体模型，构建第一非金属元素和所述金属基体组成的掺杂模型；
根据所述掺杂模型，构建所述掺杂模型和第二非金属元素组成的吸附模型；
计算所述掺杂模型和所述吸附模型的吸附能，并将二者比较。


2.根据权利要求1所述的掺杂非金属元素的金属基体耐腐蚀性能研究仿真方法，其特征在于，所述构建所述金属基体的初始基体模型包括步骤：
获取所述金属基体的初始点阵常数；
将所述初始点阵常数导入第一性原理计算软件中；
所述第一性原理计算软件输出所述初始基体模型。


3.根据权利要求2所述的掺杂非金属元素的金属基体耐腐蚀性能研究仿真方法，其特征在于，所述获取所述金属基体的初始点阵常数包括步骤：
获取所述金属基体的X-ray衍射数据；
将所述X-ray衍射数据导入Jade5图谱处理软件；
所述Jade5图谱处理软件输出所述初始点阵常数。


4.根据权利要求1所述的掺杂非金属元素的金属基体耐腐蚀性能研究仿真方法，其特征在于，所述构建第一非金属元素和所述金属基体组成的掺杂模型包括步骤：
根据所述第一非金属元素原子数量、所述第二非金属元素原子数量和仿真实验精确度要求，确定所述金属基体的超胞尺寸大小；
基于第一性原理的密度泛函理论，将所述第一非金属元素原子和所述超胞掺杂，以得到掺杂超胞；
对所述掺杂超胞进行能量优化，以得到所述掺杂模型。


5.根据权利要求4所述的掺杂非金属元素的金属基体耐腐蚀性能研究仿真方法，其特征在于，所述将所述第一非金属元素原子和所述超胞掺杂包括：根据所述超胞中金属原子三维点阵坐标，将所述第一非金属元素原子放入所述超胞的四面体间隙或八面体间隙中。

【专利技术属性】
技术研发人员：许斐范，曹建平，杨建炜，姜杉，刘立伟，高立军，
申请(专利权)人：首钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11