氯原子在γ-TiAl9（100）表面以及α_2-Ti_3Al（0001）表面吸附的第一性原理研究

【摘要】Ti-Al系金属间化合物在航空航天和汽车工业领域有广阔的应用前景,但其高温抗氧化能力不足是限制其进入实际应用的因素之一,因此,其表面氧化问题一直备受关注。本文基于第一性原理,研究了氯原子在γ-TiAl(100)表面和a2-Ti3Al(0001)表面的吸附,从理论上探讨氯原子吸附对Ti-Al系金属间化合物表面氧化的影响。首先,我们研究氯原子在v-TiAl(100)表面的吸附。计算结果表明最稳定的吸附位置为四原子组成的心位HFb,且平均每个氯原子的吸附能随覆盖度的增大而升高,即氯原子的吸附有很快达到饱和的趋势。氯原子同表面金属原子之间形成较强的离子键,且相对于Al原子,氯原子更易与Ti原子作用。我们还计算了氯原子与氧原子共同吸附时氧原子的吸附能,结果表明氯原子使氧原子的吸附能升高,同时由于氯原子占据了氧原子的稳定吸附位置,二者形成吸附竞争,于是在氯原子预吸附的γ-TiAl(100)表面氧原子的覆盖度降低,从而减弱γ-TiAl表面的氧化。另外,我们还计算了氯原子在γ-TiAl(100)亚表面的吸附,计算结果表明在γ-TiAl(100)亚表面氯原子很难形成稳定的结构,即Cl原子很难由表面进入y-TiAl内部。然后,我们研究了氯原子在a2-Ti3Al(0001)表面的吸附。得到了与γ-TiAl(100)表面类似的结果。对比氯原子在γ-TiAl(100)表面和a2-Ti3Al(0001)表面的吸附,我们发现氯原子在a2-Ti3Al(0001)表面的吸附更稳定,且氯处理对提高a2-Ti3Al(0001)表面抗氧化能力的作用更明显。总之,氯原子吸附提高了γ-TiAl(100)和a2-Ti3Al(0001)表面氧原子的吸附能,并降低氧原子覆盖度,这也许是氯处理提高Ti-Al系金属间化合物抗氧化能力的原因。
【作者】赵思佳；
【导师】王福合；
【作者基本信息】首都师范大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】金属间化合物；第一性原理；γ-TiAl(100)表面；α2-Ti3Al（0001）表面；吸附能；

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