Mo掺杂对γ-TiAl基合金能量稳定性和抗氧化性的影响

• 作者: 宋庆功 董珊珊 胡烨 康建海 严慧羽 王明超 刘志锋
• 来源期刊: 材料导报
• 学科: 工学
• 关键词: γ-TiAl 基合金 稳定性 抗氧化性 第一性原理
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 所属期刊栏目: 金属与金属基复合材料
• 页码范围: 57-63
• 页数: 7页
• 分类号: TG178
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/cldb.20040072

摘要

γ-TiAl基合金是一类具有广阔应用前景的高温结构材料,改善其高温抗氧化性能是当前研究的热点之一.以第一性原理计算为基础,研究了Mo含量小于9.26％(原子分数)的20种γ-TiAl基合金体系的几何性质、密度、原子平均形成能、间隙O原子的形成能、Al空位和Ti空位的形成能.结果显示:各种Mo替位掺杂γ-TiAl基合金体系的密度升高,但均小于4.5 g·cm-3,仍具有替代传统镍基合金的密度优势.各个掺杂体系的总能量和原子平均形成能均小于零,显示它们具有良好的能量稳定性,据此预测它们可以由实验制备.随Mo含量的升高,掺杂体系的稳定性逐渐降低.通过对Mo掺杂γ-TiAl体系的O原子形成能差值ΔEf(O)、Al空位与Ti空位形成能差值ΔEV的计算和分析揭示,当Mo含量为4.0％ ～7.4％时,阻碍间隙O原子扩散的势垒增大,Al空位扩散的能力得以提升且Ti空位扩散的能力被抑制.这对在γ-TiAl基体表面生成α-Al2 O3占主导地位的连续致密氧化膜有重要作用,为研发抗氧化性能优良的新材料提供了理论依据.