固溶强化TiAl合金的成分优化设计

摘要

在Al=44%～49%(原子分数)和Ti/Al原子比为52/48的条件下,以固体与分子经验电子理论为基础,利用键距差法计算并比较合金化前后晶胞价电子结构中的最大共价电子数目,在影响原子间结合力方面对合金元素M的固溶强化作用进行评价。计算结果表明,在M=[0～10]%范围内,V,Nb,Cr,Zr和Hf的添加均可以强化TiAl合金;当合金元素属于同副族、且杂化状态相同时,元素对最大共价电子数目不敏感;当合金元素属于同副族、而不同杂化状态时,元素的成键电子数目较大,则强化作用较强。可见,融入TiAl晶胞形成置换固溶体的合金元素,其强化作用取决于合金元素能够提供的成键电子数目的多少;成键电子数目越多,则成键后键上的最大共价电子数目越大,使得该结构基元的强度越大;大量的该种结构基元可对基体产生明显的强化作用。计算结果与已有实验结果吻合,采用该方法可以为固溶强化TiAl合金的优化设计提供理论参考。