L12-TiAl3/Al(010)界面强化机制的第一性原理研究及其在铝基复合材料中的关键作用

本文通过第一性原理计算揭示了L12-TiAl3/Al(010)界面的负结合能本质与电子重构机制，阐明其自发强化特性（高界面强度、共价键增强），为铝基复合材料（AMCs）的界面优化提供理论范式。

　　

Selected procedures（建模方法）

本研究所有计算均基于密度泛函理论（DFT），通过CASTEP软件包实现。采用广义梯度近似（GGA）与Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）泛函描述电子间交换关联作用。结构优化过程中，所有原子均充分弛豫至平衡位置，直至总能量变化小于1×10^?5 eV/atom。

Surface convergences（表面收敛性测试）

构建L1₂-TiAl₃/Al异质界面模型的关键在于获得保留块体特性的表面 slab。图1展示了Al与L1₂-TiAl₃的(010)表面slab结构。由于Al单胞仅含一种原子，其(010)表面呈现均匀终止；而L1₂-TiAl₃的(010)表面则存在两种可能终止方式：Al终止与(Al+Ti)混合终止。

Model geometries（界面构型设计）

基于表面稳定性计算结果，理论构建了Al与L1₂-TiAl₃ slab之间的异质界面配置。但仅凭表面能无法确定最佳晶面匹配，界面稳定性还取决于界面能和粘附功等参数。因此，本研究采用全面的异质界面建模流程，涵盖所有可能的堆叠位点（top、bridge、hollow），以揭示界面键合的本质规律。

Conclusions（研究结论）

研究L1₂-TiAl₃/Al(010)界面对于理解原子尺度键合机制、优化铝合金中L1₂-TiAl₃析出行为、以及指导高强度耐热铝基复合材料设计具有重要意义。本研究通过系统分析不同堆叠位点的界面强化机制，为异质界面研究建立了理性框架。