Ti-6.25Mo-xNb合金相稳定性及弹性性质的第一性原理研究

• 作者: 许莹 赵思坛 魏子琰 蔡艳青 夏朋昭
• 来源期刊: 稀有金属
• 学科: 工学
• 关键词: Ti-Mo-Nb合金 第一性原理 相稳定性 弹性模量(E)
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 研究论文|Papers
• 页码范围: 297-305
• 页数: 9页
• 分类号: TG146.4
• 语种: 中文
• DOI: 10.13373/j.cnki.cjrm.XY20040023

摘要

采用密度泛函理论的第一性原理赝势平面波法和超晶胞方法对β结构的Ti-6.25Mo-xNb(x=0,6.25,18.75,25,37.5;％,原子分数)合金的结合能、电子结构以及弹性性质进行了理论计算,探究Nb含量对Ti-Mo-Nb合金相稳定性及弹性性质的影响,并对计算结果进行实验验证,结果表明:随着Nb含量的升高,Ti-Mo-Nb合金结合能不断增加,各元素之间的键强逐渐提高,相稳定性逐渐增强,四角剪切常数(C')先减小后增加,在Nb含量为18.75％出现极小值,弹性常数(C44)单调递减;弹性模量(E)基本呈先降低后小幅度上升后降低的趋势,在Nb含量为18.75％出现极小值;选定弹性模量较低结构稳定性较好的三元合金Ti-6.25Mo-18.75Nb,Ti-6.25Mo-37.5Nb做实验配方,通过粉末冶金法对Nb含量为18.75％,37.5％的合金进行制备,并利用万能试验机对力学性能进行检测,实验检测结果与计算结果相比较,合金的强度、弹性模量随Nb元素增加而下降的变化趋势与计算一致,且通过X射线衍射(XRD)计算Ti-6.25Mo-18.75Nb晶胞常数与实验制备的Ti-6.25Mo-18.75Nb合金晶格常数误差仅为0.9％.