无序β-Ti1-xNbx合金自由能及弹性性质的第一性原理计算:特殊准无序结构和相干势近似的比较

• 作者: 张海军 邱实 孙志梅 胡青苗 杨锐
• 来源期刊: 金属学报
• 关键词: 钛合金 无序合金 特殊准无序结构 相干势近似 弹性常数 第一性原理计算
• 年，卷（期）: 2020,（9）
• 页码范围: 1304-1312
• 页数: 9页
• 分类号: TG146.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.11900/0412.1961.2020.00015

摘要

采用第一性原理方法(VASP及EMTO)结合特殊准无序结构(SQS)和相干势近似(CPA)的方法,对比研究了bcc结构β-Ti1-xNbx无序合金的晶格参数、自由能及弹性常数随成分x的变化.结果 表明,VASP-SQS及EMTO-CPA计算得到的晶格参数符合良好,均随Nb含量增加而增加,局域晶格弛豫对晶格参数的影响可以忽略;EMTO-CPA自由能计算预测β-Ti1-xNbx中存在相分解,但VASP-SQS计算因依赖于具体SQS结构,难以合理地描述合金的相分解.EMTO-CPA及无弛豫VASP-SQS计算得到的弹性常数C11和C12随Nb含量增加而增大,C44减小,但EMTO-CPA高估了合金的弹性稳定性;低Nb含量时,由于β-Ti1-xNbx的bcc结构不稳定,导致VASP-SQS计算得到的局域晶格畸变显著增加,使得考虑原子弛豫的VASP-SQS计算得到的自由能及弹性常数随Nb含量的变化偏离正常趋势.