● 摘要
NiTi 合金是最典型的、应用最为广泛的形状记忆合金，具有独特的力学性质和生物特性。形状记忆效应、超弹性以及优良的生物相容性使得它们在仪器仪表、自动化控制和机械制造、汽车和航空航天、生物医药及医疗器械等领域发挥了重要作用。
到目前为止，研究者对NiTi合金体系的成分、相图、晶体结构和马氏体相变进行了深入的研究。添加Fe、Co、Mn、Cr、V降低合金马氏体相变温度；添加Au、Pt、Pd、Hf和Zr提高合金马氏体相变温度，但形状记忆效应变差；Cu的添加对NiTi合金相变温度影响不大，相变滞后却明显变窄。
虽然已经做了大量的研究，但是第三元素影响NiTi合金性质及相变温度的本质原因一直没有阐明。本研究采用第一性原理计算了过渡元素掺杂的NiTi合金基本性质，即晶格常数、形成能和弹性常数，差分电荷密度和d电子态密度，结合实验数据规律尝试从电子结构层面来理解过渡元素对NiTi影响的起源。
本文定义了平均未成对d电子浓度Cd，并指出了NiTi合金相变温度随着度Cd增大而降低的规律。通过过渡元素在NiTi中产生的d电子态密度分布，指出了中心原子d轨道劈裂现象的存在以及其对NiTi性质的影响。
分析了形成能与差分电荷密度显示的键合作用，根据形成能越负、键合作用越强结构稳定性越高，Sc、Y、Zr、Hf取代Ti比取代Ni的结构更稳定，倾向于占据Ti位； V、Cr、Mn、Fe、Co、Pd、Cu几族元素取代Ni的比取代Ti的结构更稳定，倾向于占据Ni位；Zn、Cd取代两种位置形成能都大于零，不能形成稳定的固溶结构。
分析弹性常数和差分电荷密度，在取代量6.25%时：V、Cr、Mn、Fe、Co各族元素和Pt取代Ni，V、Cr、Mn、Fe各族取代Ti能够不同程度的降低合金马氏体相变温度；Hf、Zr、Au、Ag取代Ni，Sc、Y、Hf、Zr取代Ti能够升高合金马氏体相变温度；Cu、Pd取代Ni合金的相变温度基本不变。