Особенности образования примесных дефектов в α -Ti и α ₂-Ti₃Al
Горев Н.Д., Бакулин А.В., Каспарян С.О., Кулькова С.Е.

Поступила в редакцию: 25 Февраля 2025

DOI: 10.31857/S0044451025070119

PDF (3934.9K)

Методом проекционных присоединенных волн рассчитаны энергии образования дефектов внедрения и замещения, заселенности орбиталей Гамильтона, локализация электронов, объем Вороного и другие характеристики α -Ti и α ₂-Ti₃Al. Показано, что металлические примеси предпочитают занимать междоузельные позиции с низкой локализацией электронов. Энергетически предпочтительной позицией внедрения в α -Ti для большинства примесей является краудион между атомами Ti, расположенными в смежных плоскостях (0001), тогда как в α ₂-Ti₃Al сплаве - гексаэдрическая позиция в центре титанового треугольника. Их предпочтительность обусловлена в основном химическим вкладом в энергию образования дефекта. В целом наличие алюминия в сплаве приводит к повышению энергии образования дефектов. В α -Ti энергия замещения для 3d-металлов середины ряда лишь на 0.13-0.67 эВ ниже, чем энергия внедрения в краудион, тогда как для металлов IIIA группы эта разница существенно выше (2.60-3.13 эВ). Напротив, заселенность орбиталей Гамильтона для переходных металлов середины 3d-периода является максимальной и составляет 3.9-4.7 эВ. Подобная тенденция характерна и для α ₂-Ti₃Al: меньшая разница в энергии образования дефектов замещения и внедрения, более прочная связь примеси в позиции внедрения. Локализация электронов повышается вблизи примесей простых металлов, что свидетельствует о повышении ковалентного вклада в механизм их химической связи в позициях внедрения.