Nb元素影响TiAl金属间化合物键合特征的第一原理计算

摘要

采用第一原理方法,研究了Nb元素对TiAl金属间化合物电子结构及其对Ti,Al和O原子键合作用的影响.研究结果表明,Nb元素对富Ti和富Al的TiAl金属间化合物体系电子结构及键合作用的影响不同.对于富Ti的TiAl金属间化合物体系,Nb原子取代Ti晶格位置后,减小了Ti费米能级处的电子密度,削弱了Ti原子与O原子间的相互作用;同时增强了Al原子中s电子和O原子中P电子的相互作用.而Nb原子对富Al的TiAl金属间化合物体系中Ti/Al与O的相互作用影响较小.同时,向TiAl金属间化合物中掺杂Nb元素,增大了TiO2的生成能垒,减小了Al2O3的生成能垒,有利于促进抗氧化膜Al2O3的生成.因此,添加合金化元素Nb有利于提高TiAl金属间化合物的抗氧化性能,这与实验报道相一致.