First-principles Calculation of La Adsorption on TiAl<sub>3</sub> Surface in Al-5Ti-1B-La

Li Xuesong; Chen Hongling; Song Lili; Fu Gaosheng; Wang Huosheng

doi:10.11943/2022-0097

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First-principles Calculation of La Adsorption on TiAl₃ Surface in Al-5Ti-1B-La
Pages: 1-7(2023)
Published Online： 01 November 2023 ，
DOI： 10.11943/2022-0097

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李薛松,陈鸿玲,宋莉莉,等. Al-5Ti-1B-La中La吸附TiAl₃表面的第一性原理计算[J]. 特种铸造及有色合金,

Li Xuesong,Chen Hongling,Song Lili,et al. First-principles Calculation of La Adsorption on TiAl₃ Surface in Al-5Ti-1B-La[J]. Special Casting & Nonferrous Alloys,
李薛松,陈鸿玲,宋莉莉,等. Al-5Ti-1B-La中La吸附TiAl₃表面的第一性原理计算[J]. 特种铸造及有色合金, DOI： 10.11943/2022-0097.

Li Xuesong,Chen Hongling,Song Lili,et al. First-principles Calculation of La Adsorption on TiAl₃ Surface in Al-5Ti-1B-La[J]. Special Casting & Nonferrous Alloys, DOI： 10.11943/2022-0097.

摘要

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，建立了稀土La在TiAl

相择优生长面（001）吸附的9种La//TiAl

（001）表面模型和La空位吸附前后TiAl

（001）表面堆垛生长表面模型，以此为基础计算并对比了Al-5Ti-1B中间合金中加入La前后TiAl

（001）表面模型的吸附能、表面能和态密度等，同时计算了La吸附前后TiAl

（001）堆垛生长后表面模型表面能，探讨了Al-5Ti-1B-La中间合金中La对细化相TiAl

生长的影响和作用方式。结果表明，La在TiAl

（001）表面的9个吸附位置均能自主发生强化学表面吸附，其中Al-TiAl

（001）表面空位（V2）吸附La后表面能降低幅度最大，吸附能最小，吸附结构最稳定； TiAl

（001）表面空位吸附（V2）La后堆垛生长是趋于单位面积内表面能增加，La吸附后的TiAl

（001）表面堆垛生长不稳定，减缓了TiAl

（001）面的生长速度，说明La对TiAl

相的生长有较强的抑制作用。试验表明，La加入Al-5Ti-1B中间合金后，细化相TiAl

的平均尺寸由26.47 μm降低到14.52 μm，TiAl

相分布较均匀，说明La的加入有利于阻碍TiAl

的长大，与模拟结果一致。

Abstract

9 kinds of La//TiAl

（001） surface configurations adsorbed by La on the preferred growth surface of TiAl

（001） and stacking growth configuration of TiAl

（001） surface before and after La vacancy adsorption were established by first-principles method. On this basis， the adsorption energy， surface energy and state density of TiAl

（001） surface configuration in the Al-5Ti-1B-La master alloy before and after La addition were calculated comparatively. Meanwhile， the effect of La on the growth of the refined TiAl

phase as well as the action method were explored. The results indicate that La can spontaneously undergo strong chemical surface adsorption on the nine adsorption sites of the TiAl

（001） surface， where the surface energy of Al-TiAl

（001） surface vacancies （V2） site after adsorbing La has the largest reduction， and the adsorption energy has the smallest reduction，with the most stable adsorption structure per unit area. The stacking growth of TiAl

（001） after La adsorption on the surface vacancies （V2） site tends to an increase of surface energy and unstable， which retards the growth of TiAl

（001） surface， indicating that La strongly inhibits the growth of TiAl

phase. The test reveals that after adding La to the Al-5Ti-1B master alloy， the average size of the refined TiAl

phase is decreased from 26.47 to 14.52 μm， with relatively uniform distribution， proving that La addition is beneficial to hinder the growth of TiAl

， which is consistent with the simulation results.

关键词

Al-5Ti-1B-La稀土LaTiAl3（001）表面吸附第一性原理

Keywords

Al-5Ti-1B-LaRare Earth LaTiAl3（001）Surface AdsorptionFirst Principles

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