《表2 不同元素掺杂的结合能》

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《Ti、Al对Nb-Si基合金抗氧化性影响的第一性原理研究》

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eV

元素的掺杂，不仅会改变Nb5Si3的晶体结构，而且Nb5Si3结构稳定性的变化与元素在Nb5Si3中的晶格占位密切相关。为了研究掺杂在Nb/Nb5Si3体系中存在的稳定性，计算了Al、Ti原子掺入Nb5Si3的结合能。结合能越大，反映杂质越难掺入本体材料，反之则容易掺杂。因此分别用Al、Ti元素来代替晶格中的Nb、Si，对元素的不同占位进行了计算和比较。比较结合能是确定其结构稳定性的重要物理量，因此用最不易与氧发生反应的Nb5Si3（001）面进行原子替换，计算出替换不同元素的结合能。表2为不同元素掺杂的结合能。可以看出，掺杂体系的结合能均为负值，说明掺杂之后体系结构稳定。Al掺杂Nb的结合能和Al掺杂Si的结合能分别是-6.976、-7.079eV。Al掺杂Si的结合能要比Al掺杂Nb的结合能小，结构更稳定。Ti掺杂Nb的结合能和Ti掺杂Si的结合能分别是-7.088、-7.042eV。表明Ti掺杂Nb的结合能要比Ti掺杂Si的结合能小，结构更稳定。Al（Si）比Al（Nb）的结合能低0.103eV，这证实Al在Nb5Si3中为优先AlSi替代。Ti（Nb）比Ti（Si）的结合能低0.046eV，足以证实Ti在Nb5Si3中为优先Ti（Nb）替代。