Density functional theory study of the α → ω martensitic transformation in titanium induced by hydrostatic pressure

Abstract

The martensitic α → ω transition was investigated in Ti under hydrostatic pressure. The calculations were carried out using the density functional theory (DFT) framework in combination with the Birch-Murnaghan equation of state. The calculated ground-state properties of α and ω phases of Ti, their bulk moduli and pressure derivatives are in agreement with previous experimental data. The lattice constants of α and ω-phase at 0 K were modeled as a function of pressure from 0 to 74 GPa and 0 to 119 GPa, respectively. It is shown that the lattice constants vary in a nonlinear manner upon compression. The calculated lattice parameters were used to describe the α → ω transition and show that the phase transition can be obtained at 0 GPa and 0 K.

Дослiджувався мартенситовий перехiд α → ω в Ti при гiдростатичному тиску. Обчислення здiйснювалися iз використанням теорiї функцiоналу густини (DFT) в комбiнацiї з рiвнянням стану Берча-Мурнагана. Обчисленi властивостi основного стану α та ω фаз Ti, їх об’ємнi модулi i тисковi похiднi узгоджуються iз попереднiми експериментальними даними. Постiйнi ґратки α i ω-фази при 0 K моделювалися як функцiя тиску, що змiнювався вiд 0 до 74 GPa та вiд 0 до 119 GPa, вiдповiдно. Показано, що ґратковi сталi змiнюються з концентрацiєю нелiнiйно. Обчисленi ґратковi параметри використовувалися для опису переходу α → ω i було показано, що фазовий перехiд може бути отриманий при 0 GPa та 0 K.