宋庆功
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林潇
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杨宝宝
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徐霆耀
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胡雪兰
功能材料
doi:10.3969/ji.ssn1.001-97312.0151.70.18
γ‐TiAl基合金是一种轻质耐高温材料，具有广阔的应用前景。采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，计算了Nb或Cr单替位掺杂、Nb和Cr双替位掺杂γ‐T iA l形成的合金体系的几何结构、原子平均形成能、布居数、电荷分布和弹性常数等。通过对形成能的计算分析，揭示Nb始终倾向于替代 Ti原子， Cr的替代趋向则不明显。4个双掺杂体系均具有负的形成能，显示其结构的稳定性和易于实验制备的优势。通过晶胞轴比、弹性模量比和布居数计算与分析，发现Nb和Cr双掺杂对于改善合金体系的延性具有重要作用，预测Ti7 NbAl7 Cr和Ti7 CrAl7 Nb体系对于改善延性有较好的综合效果，且前者更为突出，揭示了实验探索的方向。
关键词:
γ-TiAl基合金
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Nb和Cr双掺杂
,
延性
,
第一性原理
宋庆功
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杨宝宝
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赵俊普
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秦国顺
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郭艳蕊
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胡雪兰
中国有色金属学报
采用密度泛函理论计算研究Zr和(或)Mn替位掺杂γ-TiAl形成的8个合金体系的几何结构、形成能、弹性模量、能带结构和重叠布居数等.结果表明:各个掺杂体系的总能量和原子平均形成能均是负值,表明它们具有较好的能量稳定性、在特定条件下是可以实验制备的.Zr或(和)Mn单(双)替位掺杂可以改善此类γ-TiAl基合金体系的轴比(R)和弹性模量比(B/G),特别是Ti12Al11Zr、Ti12Al11Mn、Ti11MnAl11Zr和Ti11ZrAl11Mn的轴比更接近于1,B/G接近1.75,预报这4个掺杂体系均具有较好的延性.这为探索改善γ-TiAl基合金的延性提供了理论依据.根据对典型掺杂体系电子性质和重叠布居数分析,发现Zr和Mn掺杂使体系的共价键强度降低、金属键强度增强,从而提高了面间的可动性,有利于改善合金的延性.
关键词:
γ-TiAl基合金
,
Zr掺杂
,
Mn掺杂
,
延性
,
电子性质
,
第一性原理
