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γ—TiAl合金的第一性原理计算研究进展
作者：王源
来源：《中国科技博览》2017年第03期
[摘 要]γ-TiAl基合金金属间化合物具有低密度、较高弹性模量以及良好的高温强度、抗蠕变和抗氧化能力。目前，第一性原理计算模拟提高了γ-TiAl合金材料的研发速度，并降低了研发成本。使得基于第一性原理的计算模拟方法逐渐成为备受关注的研究课题。本文主要介绍了在国内外第一性原理模拟计算与γ-TiAl合金的物理性质方面的研究进展。 [关键词]γ-TiAl；合金材料；第一性原理计算
中图分类号：TG146.23 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）03-0158-02 [Abstract]γ-TiAl based alloys have low density， high elastic modulus， good high-temperature strength， creep resistance and oxidation resistance. Currently， the first principles calculation has improved the development speed of -TiAl alloy， and reduced the cost of research and development. Therefore， the first principles simulation has become a research topics. This paper mainly introduces the research progress of the first principles simulation and the physical properties of -TiAl alloy. [Key words]γ-TiAl；Alloy materials； first principles calculation 1 引言
γ-TiAl合金具有较低的密度、较高的弹性模量和高温强度以及抗蠕变和抗氧化能力[1， 2]。相较于钛合金、Ti3Al合金、TiAl合金和Ni高温合金的物理性能，γ-TiAl合金其密度仅为其他高温合金的一半，因而是Ni基高温合金的替代材料，可广泛应用于汽车或航空发动机的涡轮盘、叶片和气门阀等高温部件；γ-TiAl合金较之航空发动机其他常用结构材料的比刚性高约50%；TiAl基合金600-750℃的良好抗蠕变性能，使其可能替换某些Ni基高温合金部件；TiAl基合金具有良好的阻燃能力可替换一些昂贵的阻燃设计Ti合金；但TiAl合金的缺点是其较低的抗损伤能力，其较低的室温塑性、断裂韧性和高裂纹扩展速率增加了失效的可能性。 2 第一性原理相关理论简介
目前在TiAl高温合金中应用较为广泛的计算模拟方法有经验电子理论[3]、有限元法[4]和第一性原理计算模拟[5]等。其中，经验电子理论只考虑原子结构但不涉及电子与电子之间相互作用。有限元方法只模拟构件在形变过程中的压力、温度等参数的宏观模拟。而第一性原理计算是在量子力学和密度泛函理论[6， 7]的电子层次的理论，这理论考虑了电子与电子之间相互作用，能对电子在电子的杂化、能带和电荷的转移等行比较详细描述。因此，第一性原理计算模拟是有关γ-TiAl合金结构和性质研究最为广泛计算模拟的方法。
γ—TiAl合金的第一性原理计算研究进展
