β-TiAl-xCr合金的相稳定性与力学性质预测

摘要：

采用第一原理赝势平面波方法研究了Cr在B2-TiAl完整与缺陷晶体中的择优占位趋势,并基于虚拟晶体近似(VCA)与Born稳定性判据,计算了Cr合金化(浓度＜22.0％,原子分数,下同)完整与缺陷B2-TiAl晶体的弹性性质和Cr稳定β相的合金化浓度,进而采用Cauchy 压力参数(c12-c44)、杨氏模量E、剪切模量G及其与体模量B的比值G/B表征和评判了Cr浓度对β-TiAl-xCr多晶合金强韧化效果的影响.结果表明:B2-TiAl晶体的点缺陷结构主要为Ti反位,Cr在B2-TiAl完整与缺陷晶体中都优先占据Al原子位.在化学计量比β-Ti50Al50-xCrx合金与富Ti的β-Ti56 Al44-xCrx合金中稳定β相的Cr合金化浓度分别为10％～15％和9％～20％.对于化学计量比β-Ti50Al50-xCrx(x=10～ 15)合金,Cr合金化可显著提高其强度与硬度,且浓度越高强化效果越好,但不存在明显的韧化效果;对于富Ti的β-Ti56Al44-xCrx(x=9～20)合金,合金塑性与韧性随Cr合金化浓度增加而变好,但Cr合金化的强化作用则不明显.

关键词：β-TiAl合金、Cr合金化、第一原理计算、弹性性质

所属期刊栏目：39

分类号：TG146.2(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金项目51071065;国家教育部高等学校博士学科点专项科研基金项目20100161110001资助

在线出版日期：2016-05-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：35-42