合金元素在钛合金氧化产物金红石二氧化钛中扩散机制的第一性原理研究

项目名称： 合金元素在钛合金氧化产物金红石二氧化钛中扩散机制的第一性原理研究

项目编号： No.51401009

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 一般工业技术

项目作者： 祝令刚

作者单位： 北京航空航天大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 钛合金氧化过程中，合金元素从均匀分布在合金中转变为在“氧化物/合金”二元体系中选择性且非均匀分布，即氧化过程存在着合金元素重新分布的问题。合金元素在氧化物中的扩散是元素再分布过程的基本环节，并最终决定着合金元素对钛合金抗氧化性的影响。本项目将采用第一性原理计算研究合金元素在氧化产物金红石二氧化钛中的扩散问题，具体内容包括（1）澄清合金元素的占位类型：通常认为掺杂或合金化即为置换基体钛离子，这里我们将揭示合金元素占据二氧化钛间隙位置的可能性。（2）阐明合金元素的扩散机制：将同时考虑间隙扩散和填隙扩散方式并计算相应的势垒，最终归纳出扩散机制与合金原子本身物理性质如原子半径和价电子数等的内在联系。（3）揭示Ti的局域化d电子对扩散的影响：进行传统交换关联泛函(GGA等)与能精确处理电子交换作用的杂化泛函(HSE等)的对比计算。这将为其它强关联体系问题的第一性原理计算研究提供重要参考。

中文关键词： 扩散机制；氧化物；基态搜索；第一性原理计算；

英文摘要： Before the oxidation of Ti alloy, the alloying elements distribute homogeneously in the alloy; after the oxidation, the distribution of these elements will change since the system is now a “TiO2-oxide/alloy” binary structures, i.e., redistribution of allo

英文关键词： mechanism of diffusion；oxide；ground-state searching；first-principles calculations；