第一性原理研究Ni3Al1-xVx(x=0-0.4)的力学和热力学性质

李 强， 王海波， 王振玲， 于玉城， 马 兰， 杨 成， 李 玲

(攀枝花学院钒钛学院，攀枝花 617000)

1 引 言

Ni-Al金属化合物包括有六种相结构，其中Ni3Al具有面心立方结构. 由于Ni3Al具有高的热稳定性、较小的密度、高的熔点以及较高的高温强度等特点，因此在高温材料中具有十分广阔的应用前景[1, 2]. 近年来，研究者在理论方面对它的各种性质开展了比较广泛的研究. 赵宇宏等[3]采用第一性原理平面波赝势方法，研究了Nb原子在Ni3Al中的格点取代行为及合金化效应. Fu等[4]用第一性原理研究了Ni3Al的点缺陷，计算表明空位的形成热明显大于其反位形成热. 文志勤等[5]采用第一性原理方法研究了过渡金属Hf、Ta、W、Re、Ir掺杂Ni3Al体系后有优先置换Al原子的倾向. Jiang等[6]用第一性原理方法研究表明在二元合金Ni3Al中点缺陷占位要受温度的影响. 张彩丽[7]等用第一性原理研究Cr对Ni3Al的合金化效应，结果表明Cr添加Ni-Al合金中优先置换Al位且析出的新强化相较原强化相Ni3Al更为稳定. Wang等[8]运用线性响应理论研究了Ni和Ni3Al的热动力学性质. 近来Shang等[9]通过第一性原理方法和德拜模型研究了Ni和Ni3Al的热力学性质. 尽管对Ni3Al的结构和常压下的热力学性质有一些报道，但对于在高温高压条件下V掺杂Ni3Al的力学和热力学性质的系统研究却少见报道.

因此，本文运用第一性原理方法系统研究了V掺杂Ni3Al的力学性质，并对具有最大块体模量、剪切模量和杨氏模量的Ni3Al0.9V0.1的吉布斯自由能、焓、熵、热容以及膨胀系数随压强和温度的变化进行了研究，考察了不……