npj: 高熵合金—畸變與相變的準確計算
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高熵合金具有高強度、高熔點等優異的材料性能,是鎳基高溫合金的潛在替代品。
但是,很多難熔性的高熵合金也面臨延展性較低的缺點。
對此,人們提出了相 ...
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知社學術圈
npj:高熵合金—畸變與相變的準確計算
2021-05-06 知社學術圈原標題:npj:高熵合金—畸變與相變的準確計算
npj:高熵合金—畸變與相變的準確計算
高熵合金具有高強度、高熔點等優異的材料性能,是鎳基高溫合金的潛在替代品。
但是,很多難熔性的高熵合金也面臨延展性較低的缺點。
對此,人們提出了相變誘導塑性,特別是通過bcc相到六方密堆積(hcp)相的結構轉變,改善延展性。
利用從頭計算方法,可以有效地計算局域晶格畸變和相穩定性,但對於含有大量第4副族元素(Ti、Zr、Hf)的bcc合金而言,低溫動力學不穩定性使得從頭計算法失效,無法區分結構轉變與化學誘導的局域晶格相變所引起的原子位移。
來自德國斯圖加特大學材料科學研究所的YujiIkeda、荷蘭代爾夫特理工大學材料科學與工程系的KonstantinGubaev和德國馬克斯普朗克研究所的J%uF6rgNeugebauer等,針對體心立方無序合金,開發了一種利用對稱性分析來檢測晶體結構差異的方法,可用於區分bcc相到%u3C9相的轉變和化學誘導的局域晶格畸變。
結合從頭計算,研究了多種含Ti、Zr、Hf元素的耐火高溫合金的動力學和熱力學相穩定性。
他們發現,化學誘導的局域晶格畸變改變了bcc-hcp相平衡時的化學組分,使Ti、Zr、Hf元素含量增加,得到的平衡成分與實驗報導的結果具有良好的一致性。
該工作所介紹的方法將加深對耐熱合金力學性能的理解,並對新型高熵合金的設計和應用有很好的指導意義。
Chemicallyinducedlocallatticedistortionsversusstructuralphasetransformationsincompositionallycomplex
YujiIkeda,KonstantinGubaev,J%uF6rgNeugebauer,BlazejGrabowski1&FritzK%uF6rmann
Recentexperimentsshowthatthechemicalcompositionofbody-centeredcubic(bcc)refractoryhighentropyalloys(HEAs)canbetunedtoenabletransformation-inducedplasticity(TRIP),whichsignificantlyimprovestheductilityofthesealloys.Thiscallsforanaccurateandefficientmethodtomapthestructuralstabilityasafunctionofcomposition.Akeychallengeforatomisticsimulationsistoseparatethestructuraltransformationbetweenthebccandthe%u3C9phasesfromtheintrinsiclocallatticedistortionsinsuchchemicallydisorderedalloys.Tosolvethisissue,wedevelopamethodthatutilizesasymmetryanalysistodetectdifferencesinthecrystalstructures.Utilizingthismethodincombinationwithabinitiocalculations,wedemonstratethatlocallatticedistortionslargelyaffectthephasestabilityofTi–Zr–Hf–TaandTi–Zr–Nb–Hf–TaHEAs.Ifrelaxationeffectsareproperlytakenintoaccount,thepredictedcompositionsnearthebcc–hcpenergeticequilibriumareclosetotheexperimentalcompositions,forwhichgoodstrengthandductilityduetotheTRIPeffectareobserved.
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