Ti-Al系电子结构及Mn掺杂对TiAl₃室温脆性的影响

李燕峰^1,2，徐慧²，夏庆林^1,3，宋招权²

1. 中南大学物理科学与技术学院2. 中南大学材料科学与工程学院3. 中南大学粉末冶金国家重点实验室

摘 要：以Ti-Al的3个化合物相（Ti3Al、TiAl和TiAl3）及Ti3Al8Mn为对象,采用密度泛函的赝势平面波法,在优化驰豫的基础上计算其电子结构和弹性模量,系统分析成分对各相电子结构的变化及脆性的影响。结果表明:Al含量逐步增多导致Al2p—Ti3d成键并抑制Ti—Ti键,使共价键以及成键的各向异性增强,因而使合金脆性增大;Mn替代Al位掺杂后,可减少Al—Al共价键,抑制Al2p—Ti3d成键并增强Mn与Ti的3d电子层杂化程度,降低由Al—Al共价键和Al2p—Ti3d杂化键形成所带来的键的空间各向异性和高位错能垒,进而改善合金的室温脆性。

关键词：密度泛函;TiAl合金;Mn掺杂;室温脆性;