二元过渡金属化合物中的拓扑密排相：将高通量第一性原理计算与经验结构图相匹配

在钢和单晶高温合金中，控制拓扑密排（TCP）相的形成对材料性能至关重要。多组分过渡金属合金中TCP相的结构稳定性可以用平均价电子数 $\bar{N}$ 和依赖于成分的相对体积差 $\overline{\Delta V/V}$ 来合理化解释。我们通过将密度泛函理论计算与基于实验数据的经验结构图进行比较，阐明了这些因子之间的相互作用。特别地，我们计算了在所有可能的Wyckoff位置二元占据情况下TCP相A15、C14、C15、C36、$\chi$、$\mu$和$\sigma$的形成热。我们讨论了等价电子体系V/Nb-Ta以突出原子尺寸差异的作用，并观察到在V-Ta中 $\overline{\Delta V/V}$ 在 $\Delta N=0$ 时对C14/C15/C36/$\mu$ 的预期稳定作用。在V/Nb-Re体系中，我们聚焦于随着 $\bar{N}$ 增加A15$- \sigma - \chi$ 稳定性的已知趋势，并表明 $\overline{\Delta V/V}$ 的影响太弱以至于无法在Nb-Re中稳定C14/C15/C36/$\mu$。作为 $\bar{N}$ 和 $\overline{\Delta V/V}$ 均有显著影响的例子，我们还考虑了Cr/Mo-Co体系。此处两种体系均观察到A15$- \sigma - \chi$ 序列，但在Mo-Co中大的尺寸错配稳定了C14/C15/C36/$\mu$。我们还包括了覆盖TCP稳定性整个价电子范围的V/Nb-Co，并同样显示了C14/C15/C36/$\mu$ 的稳定。此外，与V-Co相比，在Nb-Co中大的体积差与价电子数大错配的结合降低了A15/$\sigma$/$\chi$ 相的稳定性。通过与无磁性计算比较，我们还发现磁性对于Cr/Mo-Co和V/Nb-Co中TCP相的结构稳定性而言重要性较小。