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基于第一性原理Ti及Ti合金在不同溫度下的層錯(cuò)能計(jì)算

姚路，閔威，何東^*

北方工業(yè)大學(xué)機(jī)械與材料工程學(xué)院，北京，100144

E-mail: hedong@ncut.edu.cn

摘要：Ti及Ti合金是目前運(yùn)用在航天上最廣泛的金屬材料，但其在不同溫度下尤其是低溫下的變形機(jī)制還有待闡明。位錯(cuò)和孿生是材料塑性變形的兩大重要機(jī)制，而廣義層錯(cuò)能對(duì)于描述位錯(cuò)性質(zhì)和孿生變形起著十分重要的作用。通過第一性原理結(jié)合準(zhǔn)諧近似方法計(jì)算獲得了Ti及Ti合金在不同溫度下的層錯(cuò)能。

    首先通過第一性原理研究了Ti的不同滑移面(基面、柱面)在基態(tài)下沿不同滑移方向的層錯(cuò)能，添加合金元素Al計(jì)算，對(duì)比Ti-Al合金與Ti在基態(tài)下的層錯(cuò)能，結(jié)果表明Al元素的添加使層錯(cuò)能會(huì)增加。結(jié)合準(zhǔn)諧近似方法研究了不同溫度下Ti的柱面沿著<11-20>的層錯(cuò)能，在0K下的層錯(cuò)能為235mJ/m²，隨著溫度的升高層錯(cuò)能降低。

Fig. 1 (a)48 atom supercell for basal slip before stacking fault creation .(b)96 atoms supercell after 1/2displacement along <1-210>

  Fig. 2 GSFE prismatic slip for Ti and Ti_X alloys

關(guān)鍵詞：層錯(cuò)能；鈦合金；第一性原理計(jì)算