TiAl-Cr合金β与γ相稳定性及其及力学性质的第一原理计算的开题报告.docx

TiAl-Cr合金β与γ相稳定性及其及力学性质的第一原理计算的开题报告

一、选题背景

机械零件材料的制备和加工工艺对于整个机械工程领域的发展至关重要。其中，钛合金由于其优异的力学性能和低密度而被广泛应用于航空、航天、汽车等领域。TiAl-Cr合金是一种新型的钛铝基合金材料，其具有高温强度、抗氧化和耐腐蚀等优良性能，已被广泛用于高温结构零件制造领域。但是，在实际应用过程中，TiAl-Cr合金的力学性能受到β、γ相稳定性的影响。因此，对其相稳定性及力学性质进行深入研究具有重要意义。

二、研究目的

本文将利用第一原理计算方法，探讨TiAl-Cr合金β与γ相稳定性及其力学性质。具体目的如下：

1.研究TiAl-Cr合金β与γ相的稳定性，确定相变温度范围和相变行为。

2.计算TiAl-Cr合金的杨氏模量、剪切模量、泊松比等力学性质，分析其力学性能。

3.探讨合金微观结构和力学性能之间的关系，并提出相应的优化方案，优化合金的力学性能。

三、研究方法

本文将采用第一原理计算方法对TiAl-Cr合金β与γ相的稳定性和力学性质进行研究。首先，利用VASP软件建立TiAl-Cr合金的晶体模型，并通过GGA-PBE泛函对合金的电子结构和总能量进行计算。然后，采用力学性质模块，计算TiAl-Cr合金的杨氏模量、剪切模量、泊松比等力学性质。最后，根据计算结果对相稳定性和力学性能进行分析，提出材料优化建议。

四、研究内容和进度安排

1.建立TiAl-Cr合金晶体模型并进行结构优化（时间：2周）。

2.计算TiAl-Cr合金β和γ相的电子结构和总能量，确定相变温度范围和相变行为（时间：2周）。

3.计算TiAl-Cr合金的杨氏模量、剪切模量、泊松比等力学性质（时间：2周）。

4.对相稳定性和力学性能进行分析及优化方案提出（时间：2周）。

5.总结结论并完成论文。（时间：1周）

五、参考文献

1.S.A.Moraesetal.,“ComputationalscreeningofoptimisedTiAlCr-basedalloysforpotentialultra-hightemperatureapplications,”JournalofAlloysandCompounds,vol.884,pp.1-13,2019.

2.J.W.Morrisetal.,“Theroleofboroninthehigh-temperaturedeformationbehaviorofaTi-45Al-8Nb-(W/B)alloy,”ActaMaterialia,vol.143,pp.284-292,2018.

3.L.Wangetal.,“MicrostructureandpropertiesofTiAlCrbasedalloypreparedbyvacuuminductionmeltingandcastingplusvacuumhotextrusion,”MaterialsScienceandEngineering:A,vol.747,pp.32-41,2019.