RE(RE=Y,La,Ce,Lu)对TiAl性能影响的计算研究

基于密度泛函理论的第一性原理,探讨了稀土金属元素RE(RE=Y,La,Ce,Lu)合金化对TiAl力学性能的影响。通过计算TiAl合金形成能发现:富Al(Ti8Al7Al)晶体结构比富Ti(Ti_7Al_8Ti)晶体结构更稳定,稀土金属元素RE合金化TiAl合金晶体结构的能量比合金化前有所下降,合金化可提高体系的结构稳定性。通过态密度、Bander电荷密度等分析,发现稀土金属元素RE合金化提高TiAl力学性能的根本原因是:合金化元素RE的电子与周围的Ti原子产生了电荷转移,导致Ti原子失电子数增加,使Ti-Al之间离子性相互作用减弱,共价性相互作用增强,增加TiAl的结构稳定性。同时,RE合金化可降低TiAl合金体系的脆性,增加体系的韧性,其中作用效果从大到小依次是:YCeLaLu。