中國科學院材料物理中心，沈陽110016：wdenggxu.edu.cn國家自然科學基金（批準號：50361002）、廣西科學研究與技術開發計劃（編號：0480004）和廣西大學科學技術研究重點項目（編號：2003ZD04）資助TiAl合金3d電子缺陷正電子湮沒了這些金屬及合金中3d電子和缺陷的信息。結果表明，過渡金屬元素Ti，V，Cu原子中3d軌道的電子數目越多，正電子湮沒放射Doppler展寬譜的3d信號越強。二元TiAl合金的電子密度和3d電子的信號較低，晶界缺陷的開空間較大。在TiAl合金中加入V或Cu，合金中的3d電子信號增強，基體和晶界處的電子密度均增加。Ti50Al48Cu2合金的多普勒展寬譜的3d電子信號高于Y-TiAl合金為有序L1.結構，具有低密度、高熔點、高彈性模量、好的抗氧化性能和高溫強度等特點，因而被認為是有應用前景的高溫結構材料。但TiAl合金在室溫下很脆，這阻礙了它的實用化。為了探明TiAl合金的形變機理，近年來人們對TiAl合金進行了大量的研究，通過合金化和優化合金的結構，可顯著改善合金的力學性能和抗腐蝕性能。一些研究組研究了在二元TiAl合金中加入第三組元對材料性能的影響，。我們假定二元TiAl合金以金屬鍵結合，而且注入的正電子在合金中均勻分布。此假設將導致以下結果：正電子分別出現在合金晶格中Ti和Al原子位置的概率應均為50%，Ti50Al5.合金的商譜應當與CTiAl商譜相當。但是，我們的。

　　表1T1A1基合金的正電子壽命譜參數、基體和缺陷態的電子密度合金分析經充分退火的純元素樣品Al，Si，Tl，V和Cu的正電子壽命譜，獲得了單一壽命，說明樣品中的大部分缺陷已經回復。這些純元素樣品的基體正電子壽命、正電子湮沒率、電子密度、電子構型和原子半徑如表2所示。我們的壽命譜測量結果與報道的相符。

　　表2Al，Si，Ti，V和Cu元素的基體正電子壽命、正電子湮沒率、電子密度和電子構型元素電子態Til5合金基體的價電子密度（b（TiAl）=合金時，電子密度降低了。由于Ti原子中有兩個尚未配對的3d電子，當Ti原子和Al原子成鍵時，Al原子提供其價電子與Ti的3d電子將形成局域的共價鍵（Ti和Al的電子構型如表2所示），導致合金基體中參與形成金屬鍵的價電子數量減少。這與正電子湮沒放射Doppler展寬譜得到的結果相符。

　　正電子壽命隨缺陷開空間的增大而增長。正電子在二元TiAl合金缺陷態中的壽命T（TiAl）=（表1）大于正電子在Al空位的壽命Tv（Al）=240ps.這說明，在二元TiAl合金中存在開空間較大的缺陷。這種缺陷結構特征歸因于TiAl具有長程有序L1.型結構并具有較高的有序能。對于有序能高的多晶TiAl合金，在晶粒內部原子的排列高度有序，晶界處的原子不易發生她豫，而導致在晶界處出現開空間較大的缺陷。因此，TiAl合金的T2較大。而且，TiAl合金晶界處的價電子密度d（TiAl）= 1.03X10-2a.u.（表2）很低。由此可見，TiAl合金不僅在晶界處原子間的結合力很弱，而且基體內原子間的結合力也不強。如TiAl是本征脆性的金屬間化合物，其單晶體和多晶體在室溫下都很脆。

　　1中的數據可以看出，b（Til48V2）（原子分數）的V使合金基體的電子密度升高。從表2看出，由于b（V）=0.04576a.u.均大于b（Al）=0.0317a.u.或b（Ti）=0.0366a.u.，當V取代Al或Ti原子后，它們都比Al或Ti原子提供更多的價電子數參與形成金屬鍵，增加了合金中的自由電子密度，而且d（Ti50Al48V2）1）。這表明，在TiAl合金中加入2%（原子分數）的V可縮小晶界缺陷的開空間，增加晶界處的電子密度。金屬Cu的基體正電子壽命也小于金屬Al或Ti的（表2）。在TiAl合金中加入2%（原子分數）的Cu也同時增加了合金基體和晶界處的價電子密度，即b（Ti50Al48Cu2）>d（Ti50Al50）（表1）。在TiAl合金中加入Cu與加入V具有相似的效應。

　　3結論過渡金屬元素Ti，V，Cu原子的電子平均動量隨原子序數的增加而增大。金屬原子中3d軌道的電子數目越多，正電子湮沒放射Doppler展寬譜的3d信號越強。

　　由于Ti的3d電子與Al的3p電子發生雜化作用，二元TiAl合金的電子密度和3d電子的信號較低。合金晶界上存在開空間較大的缺陷。

　　在TiAl合金中分別加入V和Cu元素，合金基體和晶界處的價電子密度均升高，3d電子信號增強。Ti50Al48Cu2合金的Doppler展寬譜的3d電子信號高于Ti50Al48V2合金。與加入V相比，在TiAl合金中加入Cu更有效增加3d-3d電子作用。北京富瑞恒創科技有限公司。