Nb掺杂TiAl金属间化合物的电子结构与力学性能
发布时间：2020-05-27 08:35
【摘要】：论文采用以密度泛函理论为基础的第一性原理计算方法计算了 γ-TiAl、正交结构TiAl2和DO22型TiA13三种不同结构的TiAl金属间化合物相在Nb替位Ti或A1掺杂情况下的电子结构和力学性能。通过对计算所得的金属原子Nb替位掺杂三种不同结构的TiAl金属间化合物的电子结构和力学性能的分析,揭示Nb替位掺杂Ti或A1对不同结构的TiAl金属间化合物延展性的影响,为相关实验研究提供理论指导,计算结果表明:(1)Nb替位Ti或Al掺杂γ-TiAl、正交结构TiAl2和DO22型TiA13三种不同结构的TiAl金属间化合物相后改变了相应体系结构的对称性。(2)掺杂后体系形成能的结果表明:对于γ-TiAl和D022型TiA13,Nb更容易占据Ti的位置形成稳定的结构,而对于正交结构的TiA12,Nb则更容易占据Al原子的位置形成稳定的结构,形成能随着掺杂浓度的增加而提高。(3)Nb掺杂削弱了 Ti与A1之间的共价结合,增强了他们之间的金属结合,各掺杂体系均具有金属导电性,这有利于改善γ-TiAl、正交结构TiAl2和DO22型TiAl3金属间化合物的室温脆性,提高体系的延展性,Nb替代Al掺杂相比替代Ti掺杂能更好地提高体系的延展性,而Nb替代Ti掺杂能更好地提高材料的断裂强度。(4)电子态密度的计算表明:Nb替代Al掺杂明显地增加了费米能级处的电子态密度,而费米能级处的电子态密度升高有利于抑制合金的脆性、改善其延性,这是Nb掺杂可以提高γ-TiAl、正交结构TiAl2和DO22型TiAl3三种不同结构的TiAl金属间化合物相延展性的本质原因。
【图文】：
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本文编号：2683260
【图文】：
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