摘要：基于密度泛函理论的第一性原理,建立Al_2O_3和RuO_2晶胞模型,计算了Ru Al合金氧化物Al_2O_3和RuO_2的氧化能,结果显示:Al_2O_3的氧化能为–11.43 e V,RuO_2的氧化能为–2.28 e V,Al_2O_3比RuO_2的结构稳定性更好。通过态密度、Bander电荷密度等分析,发现W合金化提高rual抗氧化性能的根本原因是:由于W对O的吸附作用,使W周围的Al-O和Ru-O成键强度降低,Al_2O_3和RuO_2的氧化能减少,从而降低其结构稳定性。其中,Al_2O_3结构稳定性降低更加明显。同时,W合金化可降低rual合金体系基体内部的Al_2O_3结构稳定性,阻碍生成内氧化过程的生成条件,减少了垂直于表层界面的Al_2O_3的形成,促使表层界面的横向方向上Al_2O_3氧化层的成长,形成连续性致密的Al_2O_3氧化层,提高Ru Al抗氧化性。

摘要：目的研究rual的金属合金化及其氧化物Al_2O_3和RuO_2两相组的氧化关系,揭示其抗氧化性能机理。方法采用密度泛函理论的第一性原理,建立rual掺杂金属原子X及其间隙添加O原子的rual-X-O晶胞模型与其氧化产物Al_2O_3和RuO_2的晶胞模型。结果计算的Al_2O_3和RuO_2氧化能结果显示,Al_2O_3的氧化能(-11.43 eV/O_2)比RuO_2的氧化能(-2.28 eV/O_2)小,RuO_2的氧化能值与0值较为接近,在高温下结构稳定性较差,比较容易发生分解,rual的抗氧化能力主要依靠氧化产物Al_2O_3来进行。金属X合金化后,rual的氧化产物Al_2O_3和RuO_2的氧化能都增加,氧化能差值(eV/O_2)从大到小依次为Zr(0.29)>Ce(0.28)>Sn(0.22)>Sr(-0.49),其中,金属Zr合金化对提高rual抗氧化能力的效果最好。计算的氧间隙形成能和电荷密集数等结果显示,金属X原子对rual的合金化降低了rual中的O固溶度,从而导致rual中内氧化速度降低。结论金属X原子对rual的合金化,阻碍rual表面的O向其内部扩散,障碍"内氧化"的生成条件,在rual表层界面的横向方向上容易形成连续、致密的Al_2O_3氧化层,提高rual的抗氧化性能。

摘要：基于密度泛函理论的第一性原理,通过计算Ru Al合金氧化物Al2O3和Ru O2的氧化能,考察过渡金属元素X(X=W,Mo,、Cr)加入到Ru Al合金后的占位及对氧化物Al2O3和Ru O2的结构稳定性影响。研究表明:经过渡金属元素X合金化后,Al2O3和Ru O2的氧化能均有所增大,增大Al2O3氧化能的顺序为:W>Mo>Cr;增大Ru O2氧化能的顺序为:Mo>Cr>W,且Ru O2氧化能增大幅度大于Al2O3。通过态密度、电荷密度等因素的分析,阐明了W对提高Ru Al抗氧化性能的根本原因是降低了Al-O和Ru-O的共价键特性,增加了Al-O和Ru-O的离子键特性;金属元素X(X=W,Mo,Cr)可阻碍Ru Al金属化合物发生内氧化过程,有利于在Ru Al表面层的横向方向上形成连续性致密的Al2O3氧化层。