青铜合金表面晶体棱角处优先生锈的量子力学证明

摘要

在扫描电镜（SEM）观察青铜合金粉状锈生长过程的基础上，应用局部密度泛函（LDF）和电场梯度（EFG）方法，分别计算了σ－Cu－Sn和α－Cu一Sn合金晶体表面上原子的能级，并计算了各合金相的体相凝聚能；而后又分别计算了这四种相应情况的化学吸附活化能和化学反应活化能。由活化能的比较得出；晶体棱角上的Cu原子比平直表面上Cu原子的化学反应性能更活泼，因此生锈应首先发生在晶体棱角上；在同种位置上属于σ相的Cu原子又比α相中的Cu原子更活泼，因此在含有Cl-离子的酸性溶液中首先被锈蚀的是-σ相，而产生晶间腐蚀。上述计算与实验观察结果一致。