Nb和Cr双掺杂γ-TiAl基合金的结构和延性研究

宋庆功^1,2，林潇²，杨宝宝¹，徐霆耀¹，胡雪兰²

1. 中国民航大学理学院低维材料与技术研究所2. 中国民航大学中欧航空工程师学院

摘 要：γ-TiAl基合金是一种轻质耐高温材料,具有广阔的应用前景。采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了Nb或Cr单替位掺杂、Nb和Cr双替位掺杂γ-TiAl形成的合金体系的几何结构、原子平均形成能、布居数、电荷分布和弹性常数等。通过对形成能的计算分析,揭示Nb始终倾向于替代Ti原子,Cr的替代趋向则不明显。4个双掺杂体系均具有负的形成能,显示其结构的稳定性和易于实验制备的优势。通过晶胞轴比、弹性模量比和布居数计算与分析,发现Nb和Cr双掺杂对于改善合金体系的延性具有重要作用,预测Ti7NbAl7Cr和Ti7CrAl7Nb体系对于改善延性有较好的综合效果,且前者更为突出,揭示了实验探索的方向。

关键词：γ-TiAl基合金;Nb和Cr双掺杂;延性;第一性原理;