中文摘要：

合理设计的体心立方钛基合金(beta钛合金)具有优良的综合力学性能，是目前材料领域的研究热点之一。随成分及制备工艺不同，beta钛合金中会出现丰富的非平衡相，如alpha'、alpha''及omega相等。某些相变可由应力诱发而直接影响合金的力学性能。了解非平衡相性质并对其进行恰当控制，是实现beta钛合金性能优化的关键。这些非平衡相单相性质难以用实验测量，且该类合金的无序性为第一原理计算研究造成极大困难。因此，目前对这些非平衡相仍缺乏本质认识。本项目拟采用第一原理EMTO方法结合相干势近似，系统研究beta钛合金中各非平衡相的晶格结构；在此基础上，计算各相弹性模量；结合Debye模型，研究各相间相对稳定性，近似确定成分相界及相转变温度；探索合金化对弹性及相稳定性的影响规律及物理机理，从而为解释beta相的优异性能，并进一步合理控制非平衡相、实现beta钛合金的性能优化提供理论基础。

结论摘要：

随成分及制备工艺不同，钛合金中出现丰富的非平衡相，如alpha、alpha？？、omega、beta相等。了解非平衡相的性质并对其进行适当控制是实现钛合金性能优化的关键。这些非平衡相的性质难以用实验测量。另一方面，钛合金中合金原子分布的无序性为第一原理计算研究造成了极大困难。因此，对这些非平衡相仍缺乏本质认识。本项目采用第一原理EMTO方法结合相干势近似，系统研究了二元及多元钛合金中各非平衡相的晶格结构，确定了其相稳定性序列及相变路径，建立了相关合金的成分相图，并计算了合金的弹性常数及模量。相稳定性结果表明，随过渡族合金元素（TM＝V、Nb、Mo、Ta）含量的增加，二元Ti-TM合金相稳定性由alpha逐渐过渡到alpha''、beta，TM合金元素能抑制beta钛合金中omega相的析出；Ti4Al3Nb中各相的稳定性顺序为beta