Ti, Cr, Al和B合金化元素对α-Nb5Si3力学性能和电子结构的影响

采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理方法，通过比较形成能（Eform）、价电子浓度（VEC）、弹性常数（Cij）、剪切模量（G）与体模量（B）的比值（G/B）以及派-纳力（τP-N）等参量的变化，研究了Ti、Cr、Al和B合金化对D81结构的α-Nb5Si3结构稳定性和力学性能的影响. 研究表明：合金化元素Ti、Cr、Al和B分别优先占据α-Nb5Si3中Nb4c、Nb4c、Si4a和Si8h位置；添加不同含量合金化元素的α-Nb5Si3仍保持稳定的D81结构；Ti、Al和B合金化使α-Nb5Si3的脆性增加，而随着Cr含量的增加，α-Nb5Si3的韧性逐渐增强. 此外，态密度（DOS）和Mulliken布居等电子结构的计算结果表明：Ti、Al和B合金化导致α-Nb5Si3脆性增加的主要原因是提高了共价键的强度；而Cr合金化的增韧作用主要来源于共价键数量的减少和强度的削弱，以及更多的反键态被占据.