Ab initio 模型化 $\beta$-合金中的 TWIP 与 TRIP 效应

使用密度泛函理论 (DFT) 研究了纯钛及合金化钛（合金元素包括 Al、Si、V、Cr、Fe、Cu、Nb、Mo、Sn）的 bcc-$\beta$、hcp-$\alpha$ 与 $\omega$ 相变。观察到合金化 Si、Fe、Cr、Mo 可导致 $\beta$ 相稳定性增加，但最稳定的相位位于 $\beta$ 相与 $\alpha$ 相之间，对应于马歇尔 $\alpha''$ 相。进一步发现，$\{112\}<11\bar{1}>$ 的 bcc 双晶面存在正能垒，且合金化后能垒进一步增加；$\{332\}<11\bar{3}>$ 双晶的能垒对除 Mo 和 Fe 外的所有元素均为负，由于其过渡态在结构上类似于 $\alpha$ 相，而 $\alpha$ 相对大多数合金元素而言稳定性优于 $\beta$ 相。最后讨论了合金化对双晶边界能的影响。这些结果可为开发具有特定应用领域的新型钛基合金提供设计指南。