杂质浓度对Zr替位掺杂γ-TiAl合金的结构延性和电子性质的影响

发布时间：2017-08-18 01:10

  本文关键词：杂质浓度对Zr替位掺杂γ-TiAl合金的结构延性和电子性质的影响

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【摘要】：以Zr替代Ti(或Al)掺杂γ-Ti Al体系为研究对象,掺杂浓度(摩尔比)分别为1/54,1/36,1/24和1/16.采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算研究了Zr掺杂γ-TiAl体系的晶体结构及其稳定性、延性和电子性质等.结果显示,Zr替位掺杂,可以改变γ-TiAl基合金的结构对称性.计算的形成能表明,Zr替代Ti原子会使体系的形成能降低,而Zr替代Al原子会使体系的形成能增加.因而,在掺入γ-TiAl时,Zr更倾向于替代Ti原子,但是Zr替代Al原子也具有一定的可能性,从而会产生多样的掺杂体系,对于改善合金的性质具有重要意义.对各个体系轴比的计算与分析表明,当掺杂浓度为1.85 at%—6.25 at%时,Zr替代Al原子会使体系的轴比减小、接近于1,从而改善合金的延性效果明显.能带结构显示各个Zr掺杂γ-TiAl体系均具有金属导电性.对电子态密度和布居数的分析表明,Zr替代Al原子后,Zr与其邻近Ti原子的共价键结合强度大为降低,导致合金体系中的Ti—Al(Zr)键的平均强度明显减弱,金属键增强,这是改善γ-TiAl合金延性的重要因素.
【作者单位】： 中国民航大学理学院低维材料与技术研究所;中国民航大学中欧航空工程师学院;
【关键词】： Zr掺杂γ-TiAl 晶体结构 延性 电子性质
【基金】：国家自然科学基金(批准号:51201181)资助的课题~~
【分类号】：TG146.2
【正文快照】： 1引言Ti Al基合金具有低密度、高强度、高弹性模量以及高温抗蠕变等优良性质.它作为一种在航空航天领域实际应用的优质高温结构材料一直是研究者的期待[1 3].经过研究者多年的不懈努力,γ-Ti Al基合金已经得到成功应用,如高压压气机叶片,低压涡轮叶片,进/排气阀门等[4 6].虽然

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