Zr和(或)Nb掺杂γ-TiAl合金的延性与结构稳定性

采用密度泛函理论结合物理化学分析,计算了Zr和(或)Nb替位掺杂γ-Ti Al形成的8个合金体系的几何结构、能量性质、弹性性质、电子性质和化学键特性。结果表明:各个掺杂体系的总能量和原子平均形成能均为负值,表明其具有较好的稳定性。掺杂体系Ti12Al11Zr、Ti12Al11Nb、Ti11Nb Al11Zr和Ti11Zr Al11Nb的轴比都有所改善,更接近于1。对单掺杂体系和双掺杂体系,晶胞体积的变化与杂质原子半径的变化趋势一致,且Zr和Nb总是都倾向于替代Ti原子;掺杂体系均具有较好的延性,为改善γ-Ti Al基合金的延性提供了理论依据;Zr和Nb掺杂使体系的共价键强度降低、金属键强度增强,体系的能量稳定性有所降低,因而提高了面间的可动性,有利于改善合金的延性。