第一性原理计算Sc含量对TiZrHfNbSc_(x)难熔高熵合金性能的影响

作     者：江洪林 胡志方 宋春燕 贵永亮 尹延西 Jiang Honglin;Hu Zhifang;Song Chunyan;Gui Yongliang;Yin Yanxi

作者机构：有研资源环境技术研究院(北京)有限公司北京101407 战略性有色金属绿色制造技术北京市工程研究中心北京101407 华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063000 

出 版 物：《稀有金属》 (Chinese Journal of Rare Metals)

年 卷 期：2022年第46卷第10期

页      面：1383-1389页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0806[工学-冶金工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家科技部中俄国际合作专项项目(2010DFR50800)资助 

主　　题：高熵合金 第一性原理 晶体结构 弹性性能 

摘      要：采用第一性原理计算方法研究了不同Sc元素含量对新型TiZrHfNbSc_(x)难熔高熵合金的相结构、弹性常数和弹性性能的影响,该方法基于平面波赝势和密度泛函理论,采用虚拟晶体近似法建立固溶体结构模型。通过计算原子尺寸差异(δ)、价电子浓度(VEC)、原子分布情况(λ)等条件可知TiZrHfNbSc_(x)难熔高熵合金主要以单一的体心立方(bcc)无序固溶体结构为主。第一性原理计算结果表明,合金完全以金属键结合,具有良好的内在塑性,Sc元素的加入提高了TiZrHfNbSc_(x)高熵合金的结构不稳定性,合金结构更倾向于形成面心或密排六方的晶体结构;而且随着Sc元素含量的增加,TiZrHfNbSc_(x)难熔高熵合金的晶格常数逐渐增加,合金密度、杨氏模量(E)、体弹性模量(B)、剪切弹性模量(G)等降低,体弹模量和剪切模量的比值(B/G)、泊松比(ν)则呈现增加的趋势。因而随着Sc元素含量增加,合金的硬度降低,抗体积、剪切变形的能力减弱,合金的韧性逐渐增强,塑性变形能力提高。