依赖环境的氢化钛相稳定性:第一性原理预测

在充分考虑所有可能的H原子构型的条件下,构建各种TiH_(x)(x=1-2)相结构,并基于第一性原理能量学,计算评估各相的形成能力及其力学和热力学稳定性,进而构建稳定和亚稳TiH_(x)的相稳定性图。结果显示,很多稳定和亚稳TiH_(x)相具有非常接近的形成能,可能同时共存。这些相的相对稳定性强烈依赖于环境温度(T)和氢分压(p(H_(2)))。在整个感兴趣的T和p(H_(2))范围内,只可能存在γ-TiH和γ-TiH_(2)2种稳定相,以及ε-TiH、γ-TiH_(1.5)、ε-TiH_(1.75)、δ-TiH_(1.75)和ε-TiH_(2)5种亚稳相。这些亚稳相均满足力学稳定性,且在热力学上具有不断吸收或释放H,向平衡相γ-TiH_(2)或γ-TiH发生转化的趋势。

微合金化元素Cu/Ti在L1_(2)-Al_(3)Sc/Al界面的偏析行为

L1_(2)-Al_(3)Sc纳米析出相的热稳定性对于Al-Sc合金的耐热性意义重大.不同溶质原子在L1_(2)-Al_(3)Sc界面的偏析行为可能对Al-Sc合金中L1_(2)-Al_(3)Sc析出相的热稳定性造成影响.本文针对过渡族微合金化元素Cu和Ti的L1_(2)-Al_(3)Sc/Al界面偏析,开展第一性原理能量学计算研究.结果表明,Cu和Ti均倾向于以替换方式偏析在界面Al侧,但偏析驱动力和偏析占位有明显差异.在给定温度下,基体浓度对界面偏析量也有重要影响.基体浓度越高,偏析驱动力越大,界面平衡偏析量或最大界面覆盖率越大.温度为600 K、基体原子浓度为1%时,Ti对偏析界面的最大覆盖率可达80%(0.8单原子层),而Cu不超过4%(0.04单原子层).