过渡金属X（Ti、V、Nb、Mo）掺杂调控D019-Ni3Zr表面氮吸附与扩散的第一性原理研究

本文通过第一性原理计算（DFT）系统研究了过渡金属X（Ti、V、Nb、Mo）掺杂对D019-Ni3Zr(0001)表面氮吸附与扩散行为的影响，揭示了掺杂提升氮化稳定性的电子结构机制，为设计高性能氮化合金提供了理论依据。

　　

Highlight

基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算表明，过渡金属X（Ti、V、Nb、Mo）掺杂可显著调控D0₁₉-Ni₃Zr(0001)表面的氮吸附与扩散行为。Ti掺杂大幅提升基体稳定性，而V掺杂在表面第一层Ni位点表现出最强的氮吸附增强效应。Mo掺杂将氮扩散能垒从3.48 eV降至2.03 eV，电荷分析揭示X-N强键合是性能提升的关键机制。

Conclusions

研究通过系统计算得出以下结论：

1. 1.

   X原子可随机取代Ni₃Zr中的Ni或Zr位点，Ti掺杂显著提升结构稳定性；

2. 2.

   未掺杂体系中氮优先吸附于表面H1位点和次表面Oct2位点，扩散能垒为3.48 eV；

3. 3.

   X掺杂后所有体系均表现出更高的反向扩散能垒，有效抑制氮原子析出并提升氮化稳定性。