摘要：利用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了金属元素X（X分别表示V,Nb,Ta,Cr,Mo和W）掺杂对TiAl合金性能的影响.研究发现,掺杂可以有效减小合金的各向异性,增强Ti-Al原子间的相互作用,同时增强金属键性,减弱共价键性,有利于塑性变形.在相同的压力下,不同的掺杂浓度和掺杂元素对体积的影响不同.通过计算不同掺杂体系的弹性常数、体弹模量和剪切模量可知：当掺杂浓度为6.25%时,相对于V,Nb和Ta,Cr,Mo和W掺杂能较好地改善TiAl金属间化合物的韧性;当掺杂浓度为12.5%时,相对其他掺杂元素Mo的韧化作用最强.从Mo掺杂后Ti Al体系的分波态密度和电荷密度图,发现Mo和Ti原子发生强烈的s-s,p-p,d-d电子相互作用,有效地束缚了合金中Ti和Al原子的迁移,有助于提高合金的稳定性和强度.

关键词：tial合金 掺杂 力学性能 第一性原理 

单位：河南理工大学材料科学与工程学院 焦作454000