Si-X协同作用对Ti合金蠕变性能的影响

摘要

蠕变性能是高温钛合金设计的一个重要指标.钛合金中添加适量Si元素可以提高其蠕变性能,同时添加其它合金元素X如Zr、Mo、W等其提高效果更加显著.Si-X在钛合金中的相互作用是理解Si-X协同作用提高钛合金蠕变性能的基础.本工作采用第一原理方法系统的研究了第4、5、6周期过渡族金属以及3-6周期简单金属与Si在α和β钛合金中的相互作用能.结果表明:在α-Ti合金中,合金原子外层d电子数目Nd=4、5、6时,合金原子与Si强相互吸引;在β-Ti中,除了d电子数少于Ti的合金原子,其它的合金原子与Si原子相互排斥.计算结果与实验对比发现:与Si相互吸引的合金原子可提高钛合金的蠕变性能,且与Si强相互吸引的合金原子对钛合金蠕变性能的提高更加显著.