基于第一性原理和HAADF-STEM技术的研究：银（Ag）在Mg-Gd-Y-Ag合金β'相析出过程中的作用

《Crystal Research and Technology》：First-Principles and HAADF-STEM Study on the Role of Ag in β' Phase Precipitation of Mg-Gd-Y-Ag Alloys

本研究利用高角度环形暗场扫描透射电镜表征Mg-Gd-Y-Ag合金中β'相的原子结构，发现Ag掺杂浓度影响β''相析出行为。计算表明适量Ag掺杂优化原子排列并降低成核势垒，但界面能增加抑制β'相成核，且抑制效果随Ag浓度升高而增强。电子结构分析揭示Ag 4d轨道电子向Gd 5f轨道转移，增强晶体键合与稳定性。

　　

摘要

在本研究中，使用经过铯校正的高角环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）在原子尺度上对Mg-Gd-Y-Ag合金中的β'相进行了表征。同时，探讨了不同浓度Ag掺杂对β”相形成过程的影响。计算结果表明，适量的Ag掺杂可以优化原子排列，降低成核能垒，从而促进成核。粘附能和界面能的研究结果表明，Ag掺杂改变了材料内部的原子键合方式和结构有序性，使得体系变得不稳定。就β”相的成核而言，界面能直接影响成核势垒；较低的界面能有利于β'相的形成。然而，Ag掺杂会增加界面能，从而提高成核势垒并抑制β'相的生成，且Ag浓度越高，这种抑制作用越明显。电子结构分析显示，在特定的能量范围内，Ag的4d轨道电子会转移到Gd的5f轨道上，这种电子转移增强了晶体内部的原子键合，形成了更稳定的电子结构，进一步提高了晶体的稳定性。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。