合金元素改善鋁化物室溫塑性的第一性原理計(jì)算.pdf_第1頁(yè)
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1、金屬間化合物按照金屬鍵與共價(jià)鍵共存的形式結(jié)合,具有長(zhǎng)程有序的超點(diǎn)陣結(jié)構(gòu),使它們具有許多特殊的物理、化學(xué)和力學(xué)性質(zhì),例如,獨(dú)特的電學(xué)性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)、聲學(xué)性質(zhì)、電子發(fā)射性質(zhì)、催化性質(zhì)、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和高溫強(qiáng)度等。但是金屬間化合物的室溫脆性極大地限制了它作為高溫結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)證明,合金化是提高金屬間化合物室溫塑性的有效手段,但其微觀機(jī)理人們目前并不清楚。近年來,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算材料科學(xué)的發(fā)展,基于密度泛函理論的第一原

2、理計(jì)算被廣泛應(yīng)用于探索材料學(xué)的微觀機(jī)理。 本文用密度泛函理論(DFT)中的廣義梯度近似(GGA)方法對(duì)NiAl和y-TiAl合金化模型進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,根據(jù)合金化體系的能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度、重疊布居數(shù)和電荷密度分布等計(jì)算結(jié)果研究了合金化對(duì)鋁化物性能的影響機(jī)理。結(jié)果表明,NiAl和γ-TiAl體系中p、d極化鍵的形成阻礙了晶格的滑移,導(dǎo)致了晶體的脆性。能夠改善NiAl和γ-TiAl室溫塑性的合金化元素可以有效的減弱Ni原子與Al原子和T

3、i原子與Al原值之間的p、d極化鍵的影響,使電荷分布均勻。在低合金比的情況下,NiAl體系中置換入Fe原子,提高了NiAl單晶的塑性,而在高合金比的情況下,加劇了NiAl金屬間化合物的室溫脆性。取代Al原子位置并且能夠較好改善γ-TiAl的合金元素,應(yīng)具有一定的d帶空軌道,并且電負(fù)性()i滿足0<()。取代Ti原子位置的合金元素影響γ-TiAl電子分布的能力與取代Al位的原子相比較弱。V、Cr、Mn、Fe、Mo能夠較好的改善γ-TiAl

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