基于密度泛函理论的La掺杂γ-TiAl体系结构延性与电子性质

• 作者: 宋庆功 李泽朋 甄丹丹 赵俊普 郭艳蕊 顾威风
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: La掺杂γ-TiAl 晶体结构 延性 电子性质
• 年，卷（期）: 2017,（6）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:结构、力学和热学性质
• 页码范围: 208-220
• 页数: 13页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.66.066103

摘要

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算研究了La替位Ti或Al且掺杂浓度分别为1.85 at.%,2.78 at.%,4.17 at.%,6.25 at.%,8.33 at.%,12.5 at.%的γ-TiAl合金的晶体结构、稳定性和延性等性质.结果显示,杂质La浓度x≤12.5 at.%,各个体系均具有较好的能量稳定性,即在一定条件下它们是可以实验制备的,且掺杂合金体系的密度<4.6 g·cm?3.La掺杂引起晶格参量变化进而导致合金体系的轴比发生变化.La的低浓度(x≤6.25 at.%)掺杂使合金体系的轴比相较纯γ-TiAl更接近于1,这对于改善材料的延性极为有利,其中Ti11LaAl12体系的轴比最接近于1,预报其延性最佳.通过对比Ti11LaAl12和Ti12Al12体系的布居数、电荷密度和电子态密度,发现Ti11 LaAl12体系延性改善的电子因素为:掺杂使体系内Al(Ti)原子轨道上的电子重新分布,Ti-d轨道和Al-p轨道的电子数均减小,可被p-d杂化轨道局域化的电子数减小,p-d轨道杂化键强度降低,从而使位错移动的阻力减少,延性得以明显改善.电子重新分布改变了部分化学键的性质,部分Al—Ti共价键转化为Al—La离子键,部分Ti—Ti共价键转化为Ti—La金属键,它们的共价性及方向性明显降低,材料金属性增强.在掺杂体系中Al—Al键的平均强度减弱,Al—Ti键和Ti—Ti键的平均强度增强,三者的强度差异明显减小,晶体结构的各向异性程度降低.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	宋庆功	中国民航大学理学院低维材料与技术研究所	62	168	7.0	9.0
5	李泽朋	中国民航大学理学院低维材料与技术研究所	12	23	3.0	4.0
6	郭艳蕊	中国民航大学理学院低维材料与技术研究所	20	33	4.0	4.0
7	顾威风	中国民航大学理学院低维材料与技术研究所	8	8	1.0	2.0
8	甄丹丹	中国民航大学中欧航空工程师学院	4	7	1.0	2.0
9	赵俊普	中国民航大学理学院低维材料与技术研究所	5	12	2.0	3.0