W_(1-x)Ir_(x)固溶合金几何结构、电子结构、力学和热力学性能的第一性原理计算

摘要

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法结合声子谱计算和价键作用分析,研究了Ir含量对W_(1-x)Ir_(x)(x=0~12.96,原子分数,%)合金几何结构、相稳定性、力学性能以及热力学稳定性的影响,构建了Ir的添加量与WIr合金的相稳定性、力学以及热力学性能的变化关系。发现W-Ir合金的相稳定性随着Ir含量的增加而逐渐降低,这与W—Ir价键中部分反键态占据Fermi能级以下区域有关;Ir在W中的添加量小于7.4%时,W-Ir合金满足基态相稳定性要求;随着温度的升高以及Ir含量的增加,W-Ir合金的热力学稳定性得到提升,表明Ir适合添加到高温条件下应用的W中;Ir的加入能降低剪切模量,改善钨合金韧性,与实验观察一致,但Ir也能提升平面抗剪切变形能力。本征脆性的Ir对W的强韧化作用与W—Ir原子键合时轨道电子的转移和重叠方式有关。