Механические и электронные свойства тройных сплавов состава XY3Ti11

Сотрудниками лаборатории физики нелинейных сред рассчитаны упругие свойства ряда тройных сплавов титана состава XY3Ti11, где Х и Y – элементы IVB-VIB, IIIA и IVA групп, с использованием метода присоединенных проекционных волн и модели «кластер плюс атом клея». Рассчитанные модули Юнга в рядах тройных сплавов меньше, чем в чистом техническом α-Ti титане или в сплаве Ti-6Al-4V. Наименьшие значения модуля Юнга получены для сплавов, содержащих гафний в качестве атома клея. Обсуждается анизотропии модуля Юнга тройных сплавов. Установлено, что наименьшие значения E могут быть достигнуты вдоль <100> направлению, при этом s,p-элементы практически не влияют на характер анизотропии модуля Юнга в сериях сплавов, тогда как d-элементы могут его существенно изменять. Анализ полных и парциальных плотностей состояний сплавов показал, что влияние s,p-элементов на структуру ПЭС несущественно, тогда как d-элементы независимо от их нахождения на Х или Y позициях значительно влияют на структуру пиков ниже энергии Ферми. Увеличение числа валентных d–электронов ведет к появлению слабовыраженных аттракторов на связях X–Ti, что может способствовать увеличению упругих модулей в рядах тройных сплавов. С другой стороны, понижение локализации электронов в областях между атомами Ti как в пределах ячейки, так и на ее границе, напротив, ведет к их уменьшению. Конкуренция этих двух факторов приводит к тому, что в целом модули Юнга для серии сплавов ZrIn3Ti11–NbIn3Ti11–MoIn3Ti11 и аналогичных им, а также для сплавов с Sn на Y–позиции понижаются.  


На рисунке – значения модуля Юнга в β-сплавах In(Sn)Y3Ti11 (a) и XIn(Sn)3Ti11 (b)

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, проект FWRW-2022-0001.

Результаты исследования опубликованы в журнале Russian Physics Journal: Kasparyan S.O., Ordabaev A.E., Bakulin A.V., Kulkova S.E. Mechanical and electronic properties of ternary alloys XY3Ti11 // Russian Physics Journal. – 2025. – Vol. 68. – P. 434–443.
https://doi.org/10.1007/s11182-025-03450-y