[发明专利]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

说明书

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。

技术领域

本发明属于金属基体技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

为解决上述问题，本发明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：