基于第一性原理Ti及Ti合金在不同温度下的层错能计算

姚路，闵威，何东^*

北方工业大学机械与材料工程学院，北京，100144

E-mail: hedong@ncut.edu.cn

摘要：Ti及Ti合金是目前运用在航天上最广泛的金属材料，但其在不同温度下尤其是低温下的变形机制还有待阐明。位错和孪生是材料塑性变形的两大重要机制，而广义层错能对于描述位错性质和孪生变形起着十分重要的作用。通过第一性原理结合准谐近似方法计算获得了Ti及Ti合金在不同温度下的层错能。

    首先通过第一性原理研究了Ti的不同滑移面(基面、柱面)在基态下沿不同滑移方向的层错能，添加合金元素Al计算，对比Ti-Al合金与Ti在基态下的层错能，结果表明Al元素的添加使层错能会增加。结合准谐近似方法研究了不同温度下Ti的柱面沿着<11-20>的层错能，在0K下的层错能为235mJ/m²，随着温度的升高层错能降低。

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

关键词：层错能；钛合金；第一性原理计算