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点缺陷对γ-TiAl(100)表面O原子吸附和扩散影响的第一性原理研究
本文旨在探讨点缺陷对γ-TiAl(100)表面O原子吸附和扩散的影响。γ-TiAl合金具有高温强度和轻质化等优秀性能，因此被广泛研究和应用。O原子作为γ-TiAl合金中的有害元素，常常会导致其高温脆性。因此，了解点缺陷对O原子在γ-TiAl合金表面的行为，对于它的性能优化和应用具有重要的意义。
本研究采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算方法，以全势与赝势方法相结合的梅森方案计算γ-TiAl(100)表面点缺陷的能量及其对O原子吸附和扩散的影响。我们首先考虑了Ti和Al的二聚型缺陷和附加的单独晶格缺陷，在计算吸附和扩散的自由能时考虑了零点振动、长程静电和有限温度效应。
研究结果表明，Ti和Al的二聚型缺陷对O原子吸附和扩散的影响相似。在此情况下，O原子在点缺陷上的吸附能随着点缺陷的增加而降低。对于Ti和Al单独的晶格缺陷而言，它们对O原子吸附和扩散的影响不同。在Ti单独的晶格缺陷下，O原子的扩散能垒比在Al单独的晶格缺陷下低。对于O原子在Ti和Al单独的晶格缺陷上的吸附能，其在Ti单独晶格缺陷上的吸附能更低。这些结果表明点缺陷可以通过改变吸附和扩散能量来影响O原子在γ-TiAl(100)表面的行为。
在研究过程中，我们还计算了O原子在γ-TiAl(100)表面晶格上的吸附和扩散行为。结果表明，O原子在Ti和Al的二聚型缺陷和单独晶格缺陷上的吸附能比在晶格上的吸附能更低。同时，晶格前向的跳跃比横向的跳跃更容易，这与理论模型预测的相符。
总的来说，本研究揭示了点缺陷对O原子在γ-TiAl(100)表面的吸附和扩散行为的影响。点缺陷可以通过改变吸附和扩散能量来影响O原子在表面的分布和相互反应，这可能会对γ-TiAl合金的性能和优化产生重要的影响。我们的结果提供了γ-TiAl合金研究中的有用信息，并为其在航空航天领域等高温环境下的应用提供了参考。