al代位合金化对d88-ti5si3力学性能与电子结构影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(dft)的第一性原理赝势平面波方法,计算了不同数量的al原子代位六方d88结构的ti5si3晶体中的si原子后的形成能(δhf)、结合能(δecoh)、体模量(b)、剪切模量(g)、泊松比(ν)、cauchy压力参数(c12―c66,c13―c44)、金属性(fm)和派-纳力(τp-n)等参数,表征了al合金化对d88-ti5si3的结构稳定性和力学性质的影响.结合态密度、差分电荷密度图和mulliken布居等电子结构分析,揭示了al原子的添加量对d88-ti5si3的韧/脆性变化的影响机制.研究表明,d88-ti5si3晶体中强的ti6g―si6g方向共价键是导致其室温脆性的主要原因.当1个和2个al原子占据d88-ti5si3晶体中si6g位置时,形成了键强较弱的al6g―si6g键、ti6g―al6g键和ti4d―al6g键,同时降低了d88-ti5si3中ti6g―si6g键的强度和数量,从而提高了d88-ti5si3的韧性.当d88-ti5si3晶体中si6g位置被3个al原子所占时,al6g―si6g键消失,而ti6g―si6g键的强度增加,导致ti5(si1-xalx)3的脆性增加.