胡雪兰，罗 阳，赵若汐，宋庆功

（中国民航大学a.中欧航空工程师学院；b.理学院，天津 300300）

磷对NiAl弹性模量和韧塑性影响的第一原理研究

胡雪兰a，罗 阳a，赵若汐a，宋庆功b

（中国民航大学a.中欧航空工程师学院；b.理学院，天津 300300）

NiAl金属间化合物是航空航天工业中用来制造航空发动机涡轮叶片等关键部件的新型高温材料，但室温脆性严重阻碍了其应用。杂质效应是影响其力学性能的一个重要因素。本研究应用量子力学第一原理的方法，利用Vienna Ab-inito Simulation Package（VASP）软件研究了杂质元素磷（P）对NiAl金属间化合物的结构和力学性能的影响。通过计算P原子在NiAl中的溶解能，得出P原子既可以替代NiAl中的Ni原子又可以替代Al原子，主要取决于P原子在NiAl中的周围环境中Ni和Al的化学计量比。在大多数化学计量范围内P更易于占据Al替代位，只有在极其富Al的情况下，P原子才会占据Ni原子位置。通过计算纯NiAl体系和加入P后的NiAl体系的弹性模量并结合经验判据，得出P的存在增大了NiAl的局域硬度，并且增大了NiAl的局部脆性和塑性变形阻力，在NiAl中为有害元素。

NiAl金属间化合物；杂质P；力学性能；第一性原理

NiAl金属间化合物具有熔点高（1 638℃）、密度小（5.86 g/m3）、热导率佳（70～80 W/m·K）、杨氏模量高（240 GPa）以及较好的高温抗氧化性强等特点，一直以来被认为是具有开发应用前景的航空航天新型高温结构材料，但在室温条件下，其可塑性差、韧性差，在高温条件下，其强度低，因此阻碍了其实用化[1-3]。虽然目前已在合金化等方法改善NiAl金属间化合物的室温脆性方面取得了较多成果[4-7]，但NiAl金属间化合物的室温脆性问题依然没有得到完全解决。……