第一性原理研究反位缺陷对TiAl基合金力学行为的影响

摘要

采用第一性原理计算方法,计算了二元γ-TiAl基合金的广义层错能(GSFE)随成分的变化,获得了TiAl基合金中孪晶(TW)、普通位错(OD)、超晶格位错(SD_Ⅰ和SD_Ⅱ)等变形模式的形变势垒,分析了在外加应力作用下的变形模式选择,并讨论反位缺陷对二元γ-TiAl基合金塑性的影响。计算结果表明,TiAl反位缺陷能降低以超晶格内禀层错(SISF)为前缘分位错的TW变形模式的势垒,且扩大TW模式开动的剪切应力角度窗口,有利于改善TiAl基合金的塑性。Al_(Ti)反位缺陷则反之。Al_(Ti)反位缺陷降低了以复杂层错(CSF)为前缘分位错的OD和SD_Ⅱ变形模式的滑移势垒(γEB),而且扩大了它们开动的剪切应力角度窗口,可促进OD和SD_Ⅱ的滑移。由于CSF的滑移势垒比SISF高,因此,相较于以SISF为前缘分位错的TW变形模式,OD及SD_Ⅱ滑移对应的强度较高、塑性较差。计算结果较好地说明了Al_(Ti)反位缺陷对TiAl基合金塑性的改善没有TiAl反位缺陷明显的原因。