第一性原理研究钛合金中的沉淀强化

程坤1,2 陈树明1,2 曹烁1 刘建荣1 马英杰 1 范群波3程兴旺3 杨锐1 胡青苗1 （1 中国科学院金属研究所；2 中国科学技术大学；3 北京理工大学）

摘要：为研究合金化对沉淀强化行为的影响，采用第一性原理方法计算了二元Ti-xM (M = Al、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zr、Nb、Mo、Ta、W)合金弹性模量随成分的变化，提出了弹性模量Mo当量概念，以高效计算复杂成分钛合金(如Ti-Al-V 合金以及Ti55521)的弹性模量；结合弹性模量及Russell-Brown 沉淀强化模型，研究了二元Ti-xM (M = V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Nb、Mo、Ta、W)合金以及Ti55521 合金中的沉淀强化。结果显示，在体积分数及沉淀相颗粒尺寸相同的情况下，Co、Fe、W、Mo、Ni、Mn沉淀强化作用较强，Cr、Nb、Ta 强化作用居中，V强化作用最弱。随合金元素含量x 增加，沉淀强化作用均有所增强。热机械处理Ti55521 合金经短时时效后，沉淀强化作用有所减弱，但长时时效后，沉淀强化效果增强。

关键词：第一性原理，钛合金，弹性模量，沉淀强化，强度