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作者：吕萌;高雪云;邢磊;翟亭亭;方慧亮;王海燕;魏慧慧;
单位：内蒙古科技大学材料与冶金学院;内蒙古自治区新金属材料重点实验室;内蒙古包钢钢联股份有限公司;内蒙古自治区稀土钢产品研发企业重点实验室;
摘要：本文基于投影缀加波方法(PAW)和广义梯度近似(GGA),在考虑体系热振动和电子贡献的基础上，采用第一性原理研究了稀土La、Ce在α-Fe稀溶体中的固溶行为。通过四参数Birch-Murnaghan状态方程拟合了体系的能量-体积曲线。根据正规溶液模型，计算了稀土在α-Fe固溶体中的活度系数，以及Fe与稀土之间的相互作用系数。在此基础上，基于第一性原理计算的热力学参数，分别得到了稀土La、Ce在α-Fe中的固溶度随温度的变化曲线。结果表明，热电子自由能在高温阶段对于体系自由能贡献明显；由于稀土元素RE(La、Ce)与基体Fe之间存在一定的吸引作用，Ce元素在高温下趋向于偏聚形成Fe-RE化合物，La元素在高温下趋向于偏聚在缺陷位置，并且由于涉及到长程扩散，偏聚进程也非常缓慢。因此，稀土元素La与Fe基体之间的相互作用系数I_(FeLa)的降幅明显低于I_(FeCe)的降幅，La元素在α-Fe基体中的活度系数随温度升高的幅度明显大于Ce元素，固溶度整体随温度升高而增大，在低于1031 K时La元素的固溶度低于Ce元素，当温度高于1031 K时La元素的固溶度远高于Ce元素。
关键词：稀土;;活度系数;;固溶度;;第一性原理;;α-Fe
基金资助：国家自然科学基金项目(51961030)
