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金属元素掺杂对TiAl合金力学性能的影响

王海燕 胡前库 杨文朋 李旭升

金属元素掺杂对TiAl合金力学性能的影响

王海燕, 胡前库, 杨文朋, 李旭升
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-12-17
  • 修回日期:  2016-01-21
  • 刊出日期:  2016-04-05

金属元素掺杂对TiAl合金力学性能的影响

  • 1. 河南理工大学材料科学与工程学院, 焦作 454000
  • 通信作者: 胡前库, hqk@hpu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11404099, 51271073)和河南理工大学杰出青年基金(批准号: J2014-05)资助的课题.

摘要: 利用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了金属元素X (X分别表示V, Nb, Ta, Cr, Mo和W)掺杂对TiAl合金性能的影响. 研究发现, 掺杂可以有效减小合金的各向异性, 增强Ti-Al 原子间的相互作用, 同时增强金属键性, 减弱共价键性, 有利于塑性变形. 在相同的压力下, 不同的掺杂浓度和掺杂元素对体积的影响不同. 通过计算不同掺杂体系的弹性常数、体弹模量和剪切模量可知: 当掺杂浓度为6.25%时, 相对于V, Nb和Ta, Cr, Mo和W掺杂能较好地改善TiAl金属间化合物的韧性; 当掺杂浓度为12.5%时, 相对其他掺杂元素Mo的韧化作用最强. 从Mo掺杂后TiAl体系的分波态密度和电荷密度图, 发现Mo和Ti 原子发生强烈的s-s, p-p, d-d电子相互作用, 有效地束缚了合金中Ti和Al原子的迁移, 有助于提高合金的稳定性和强度.

English Abstract

参考文献 (21)

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