近日，我院“洁净钢与冶金过程模拟仿课题组”王德永教授团队联合上海大学、西湖大学和英国华威大学在金属材料顶刊《Acta Materialia》上发表题为“An Approach to Heterointerfacial Engineering Based on the Long-range Lattice Matching Model and Density Functional Theory”的研究成果。我院2022级博士研究生周星志为论文第一作者，王德永教授、屈天鹏教授为通讯作者，苏州大学为论文的第一通讯单位。
多相晶体材料中的异质界面工程对于化学工程、环境科学和材料科学至关重要。尽管基于晶格失配和/或界面能判据的异质界面设计已取得显著进展，但有关结构和能量稳定性评估等关键问题仍未解决。为了深入探究结构与能量之间的内在关系，论文采用透射电镜（TEM）和密度泛函理论（DFT）对MgAl2O4/TiN、MgO/TiN、REAlO3/TiN、RE2O2S/TiN、YAlO3/Ti(C,N)、TiN/TiC、TiN/TiC/δ-Fe_1和TiN/TiC/δ-Fe_2异质界面的结构和能量特性进行了系统研究。通过两种平面匹配模式和长程晶格匹配（LRLM）模型分别阐明了每个异质界面的晶格匹配和失配情况。从密度泛函理论（DFT）计算得出的界面能和态密度（DOS）对界面稳定性和原子间键合机制进行了分析，揭示了这些界面由于牢固的共价键合而表现出卓越的稳定性。建立了基于LRLM模型和密度泛函理论（DFT）用于异质界面工程的预测模型，该模型能够有效地对具有精确短程和长程晶格匹配以及特定晶体学取向关系的异质界面进行理论设计和实验合成，并在无钛型Fe-Cr合金晶粒细化应用中予以验证，通过电子背散射衍射（EBSD）分析和ASPEX夹杂物表征阐明了其潜在机制。
图9.异质界面工程LRLM-DFT预测模型
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：52274339和52474363）以及中国宝武低碳冶金创新基金（项目编号：BWLCF202108、BWLCF202317）的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2025.121444
近年来，“洁净钢与冶金过程模拟仿课题组”共承担国家自然科学基金项目15项（参与重点项目2项），完成企业横向课题30余项，发表论文200余篇，授权发明专利57件，出版著作4部。获国家级一流课程1门，江苏省青蓝工程优秀教学团队1个，中国钢铁工业协会/中国金属学会冶金科学技术一等奖1项、三等奖1项，教育部科技进步二等奖1项。课题组致力于洁净钢新技术开发与工程化应用，先后与宝武集团、鞍钢股份、沙钢集团、山钢股份、酒泉钢铁、南钢集团、浦项不锈钢、奥森钢铁、嘉耐股份、恒利来新材料等企业建立了长期合作关系。
