Ti-6.25Mo-xNb合金相稳定性及弹性性质的第一性原理研究
作者:许莹; 赵思坛; 魏子琰; 蔡艳青; 夏朋昭
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利用密度泛函理论和超晶胞的第一性原理赝势平面波法方法,从理论上计算了Ti-6.25mo-x Nb(x=0,6.25,18.75,25,37.5%原子分数)合金的结合能、电子结构和弹性性质。探讨了Nb含量对TiMo-Nb合金性能和弹性性能的影响,并通过实验验证了计算结果,结果表明,随着Nb含量的增加,TiMo-Nb合金的结合能增加,元素间的键合强度增加,相稳定性增加,四方剪切常数(C’)先减小后增大,Nb含量为18.75%时出现最小值,弹性常数(c44)单调减小。弹性模量(E)基本上先减小,然后略有增加,然后减小,Nb含量为18.75%时有一个最小值。选择弹性模量结构稳定性较低的三元合金-Ti-6.25mo-18.75nb和Ti-6.25mo-37.5nb作为试验公式。通过粉末冶金法制备了Aristole含量分别为18.75%和37.5%的合金,并用万能试验机测试了合金的力学性能,与计算结果相比,合金的强度和弹性模量随着Aristole元素的增加而降低的趋势与计算结果一致,X射线衍射(XRD)计算的Ti-6.25mo-18.75nb的晶胞常数与实验制备的Ti-6.25mo-18.75nb合金的晶格常数之间的误差仅为0.9%。