Zr和(或)Mn替位掺杂γ-TiAl基合金的延性与电子性质

作者：宋庆功; 杨宝宝; 赵俊普; 秦国顺; 郭艳蕊; 胡雪兰

来源：中国有色金属学报, 2016, 26(11): 2309-2318.

DOI：10.19476/j.ysxb.1004.0609.2016.11.008

• γ-TiAl基合金
• Zr掺杂
• Mn掺杂
• 延性
• 电子性质
• 第一性原理

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。

• 单位
  中国民航大学