空位等点缺陷是影响高温结构材料力学性能的重要因素。与无序合金不同，金属间化合物中不同种类原子的有序排列导致了“反位原子”的点缺陷类型，这些特点 使得空位等点缺陷浓度问题复杂化，而这些量很难用实验方法进行精确测量。第一原理或“内嵌原子方法”结合统计力学方法可用于研究这类问题。该方法的基本思 想是用第一原理方法计算所谓的“粗”点缺陷形成能，即含单个点缺陷的晶体与完整晶体的能量差，然后用统计力学方法构建含任意浓度点缺陷的体系的自由能，进 而得到点缺陷的热平衡浓度。这种方法的应用深化了人们对金属间化合物的点缺陷相关性质的理解，但以往采用的点缺陷气体模型忽略了点缺陷间的相互作用，且未 考虑点缺陷形成能随金属间化合物有序度的变化，因此这种方法只适用于计算强有序化合物的点缺陷浓度，并且该方法无法预测有序-无序相变。
工程 合金研究部一个小组最近进一步发展了上述方法。根据Bragg-Williams模型，金属间化合物的有序能随长程序参数线性变化，而有序能与点缺陷形成 能存在特定关系。该小组在第一原理结合统计力学计算热平衡点缺陷浓度的方法中引入了随长程序参数线性变化的点缺陷形成能，并基于这一关系建立了一个自洽求 解点缺陷热平衡浓度的新方法，由此突破了低点缺陷浓度的限制，计算得到的弱有序金属间化合物的点缺陷浓度精度大为提高。同时，该方法也可用于预测金属间化 合物的有序-无序相变。对于弱有序金属间化合物CuZn，理论计算的有序-无序相变温度为732K，与实验值743K仅差11K；对于强有序金属间化合物 NiAl，有序无序相变温度理论值为2829K，远低于Bragg-Williams模型预测的4222K。该工作的主要结果发表于2004年5月4日出 版的Physical Review Letters.

沈阳材料科学国家(联合)实验室供稿