α_2-Ti-25Al-xNb合金力学性质的第一原理计算

摘要

采用第一原理赝势平面波方法计算了D0_19结构的α_2-Ti-25Al-xNb(x=O—12,原子分数,%)晶体的弹性模量(B, G和E)和抗拉强度(σ_b),并利用Cauchy压力(c_(12)-C_(44))与G/B比值表征和评判了不同浓度Nb合金化时α_2一Ti-25Al- xNb合金的韧脆化倾向.结果表明:在x=2—12时,α_2-Ti-25Al-xNb晶体的抗拉强度(σ_b)与σ_2相合金的弹性模量(B, E和G)随x增加而增大;在x=0—6时,α_2-Ti-25Al-xNb合金脆性有一定改善,且x值越大韧化效果越好;但在x=7—9时,相对于α_2-Ti_3Al,合金脆性不但没有得到弱化,反而随x增加而加剧;随后,当x进一步增大时,合金脆性又随x增加再次得到改善,至x=12时,α_2-Ti-25Al-xNb合金的韧化效果最好.通过电子态密度(DOS)和投影电子态密度(PDOS)等电子结构的分析,初步解释了Nb的这种强化与韧化作用.