【摘 要】
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TiAl合金以其密度低、比强度高、抗氧化性好、抗蠕变性能好等优点成为航空航天、汽车发动机等领域的新一代关键材料。双相γ-TiAl/α2-Ti3Al合金是目前最具潜力的热点领域之
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TiAl合金以其密度低、比强度高、抗氧化性好、抗蠕变性能好等优点成为航空航天、汽车发动机等领域的新一代关键材料。双相γ-TiAl/α2-Ti3Al合金是目前最具潜力的热点领域之一,其中界面问题备受关注。本文主要以TiAl基合金中的γ-TiAl和α2-Ti3Al相为基础,构建双相γ-Ti Al/α2-Ti3Al界面体系及其V/Cr/Mo原子掺杂体系,采用密度泛函理论方法并结合物理与化学理论,研究该类界面体系的几何结构,能量性质和电子性质,探究V/Cr/Mo原子掺杂对双相γ-TiAl/α2-Ti3Al界面体系的影响。结果表明:各个掺杂体系的总能量和平均形成能均为负值,表明它们可以由实验制备并能稳定存在。对典型体系的断裂功分析表明:体系V-Ha5(或V-Sa5)的断裂功基本不变,对界面结合强度影响微弱;体系Cr-Ha5(或Cr-Sa5)和Mo-Ha5(或Mo-Sa5)的结合强度减弱,这对改善材料的延性极为有利。对典型掺杂体系的态密度分析发现,体系Cr-Sa5(或Mo-Sa5)中,Cr-d（或Mo-d）电子和Ti-d电子态密度增加、相互作用增强,而Ti-d和Al-p轨道电子数减少,p-d轨道杂化键强度降低,有利于改善TiAl合金材料的延性。对掺杂体系Cr-Sa5和Mo-Sa5（001）面电荷密度和布居数的分析发现,Cr（或Mo）的掺入在其周围产生电子云聚集效应,形成结合强度稍高的区域。该区域与周围其他区域结合的各向异性程度下降。这正是这类TiAl合金延性改善的内因。
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