Re对Ni3Al微观结构及力学性质影响的第一原理研究

摘要：

应用基于密度泛函理论和广义梯度近似的第一原理方法,探究了Re元素掺杂镍铝合金中γ'相Ni3Al之后微观结构和力学性质的变化.结果表明,在大部分化学计量比范围内,Re原子在Ni3Al中易于替代Al位.Re的掺杂引起Ni3Al晶格常数小幅度地增大,且不会引起严重的晶格畸变.通过差分电荷密度及态密度分析得到Re原子与近邻原子产生轨道相互作用,尤其是与Ni原子作用较强,并使周围Ni-Al键键能降低.通过计算弹性模量,应用经验判据得到掺杂后Ni3Al的刚性、硬度增强.随着Re掺杂浓度的增加,Ni3Al晶格常数、刚性和硬度随之增大.为了对第一性原理所得结果进行温度修正,进一步结合声子谱计算考察了温度对力学性质的影响.Re的掺杂使得Ni3Al晶胞的熵略微增加,自由能略微降低,并且大幅度地增加Ni3Al在高温下的体弹性模量,同时降低Ni3Al在高温下的热膨胀系数.

关键词：Ni3Al金属间化合物、稀有元素Re、电子结构、力学性质

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资助基金：中央高校基本科研业务经费批准号:3122018Z004

在线出版日期：2020-06-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：206-214