On the interaction between a vacancy and an interstitial impurity atom in B.C.C. transition metals

The binding energies are calculated between a vacancy and an interstitial impurity (like carbon) atom in b.c.c. transition metals (α-Fe, Mo, and W). The changes in the total energy due to the introduction of lattice defects are calculated using a tight-binding type electronic theory and the Born-Mayer repulsive potential. A comparison is made with previous theoretical calculations as well as with recent experimental observations (positron annihilation experiments). In addition the detailed electronic structure is investigated of the impurity atom, assuming both, interstitial and substitutional occupations and using the recursion method by Haydock et al. It is shown that there are marked differences in the local p-orbital density of states between the octahedral and substitutional impurity (carbon) atoms. These calculations enable one to understand the stability of the vacancy-interstitial impurity pair in b.c.c. transition metals. Die Bindungsenergie zwischen einer Leerstelle und einer Zwischengitterstorstelle (wie Kohlenstoff) in k. r. z. Ubergangsmetallen (α-Fe, Mo und W) wird berechnet. Die Anderungen der Gesamtenergie infolge der Einfuhrung von Gitterdefekten werden mit einer „tight-binding”-Elektronentheorie und dem abstosenden Born-Mayer-Potential berechnet. Ein Vergleich mit fruheren theoretischen Rechnungen sowie neueren experimentellen Beobachtungen (Positronannihilationsexperimente) wird durchgefuhrt. Zusazlich wird die genaue elektronische Struktur des Storstellenatoms untersucht, wobei sowohl Zwischengitter- als auch Substitutionsplatźbesetzung angenommen und die Rekursionsmethode von Haydock et al. benutzt wird. Es wird gezeigt, das betrachtliche Differenzen in der lokalen p-Bahn-Zustandsdichte zwischen oktaedrischen und substitutionellen Storstellenatomen (Kohlenstoff) auftreten. Diese Rechnungen ermoglichen es, die Stabilitat des Leerstellen-Zwischengitterstorstellenpaares in k. r. z.-Ubergangsmetallen zu verstehen.