高熵合金(HEAs)材料應(yīng)用前景廣闊,學(xué)界對(duì)其興趣濃厚而持續(xù),盡管大多數(shù)HEA的元素比例相等或近等,但其性能在該比例下并非最佳。為了改善特定HEAs的性能,拓展其應(yīng)用,必須探索合金原子組分、單元素對(duì)HEA性能的影響,闡明有關(guān)的物理冶金機(jī)制,以便高效地設(shè)計(jì)合金。遺憾的是相關(guān)機(jī)制(如在低溫下的遲滯擴(kuò)散效應(yīng)和微孿晶的形成)大多至今尚未闡明。來自韓國(guó)浦項(xiàng)科技大學(xué)李秉珠領(lǐng)導(dǎo)的研究小組,采用各種模擬技術(shù)(蒙特卡洛方法、分子動(dòng)力學(xué)和分子靜力學(xué))研究了原子在一系列無序高熵合金中的運(yùn)動(dòng),探討了各元素對(duì)等原子比例的經(jīng)典合金CoCrFeMnNi固溶度的影響。他們發(fā)現(xiàn),具有高遷移勢(shì)壘、能量穩(wěn)定的大量晶格空穴存在于HEA中,且導(dǎo)致了動(dòng)力學(xué)上的遲滯擴(kuò)散效應(yīng);而在低溫下,六方密堆積結(jié)構(gòu)的能量更為穩(wěn)定,是微孿晶形成的根本原因。模擬結(jié)果很好地預(yù)測(cè)了合金效應(yīng)中的臨界分切應(yīng)力,進(jìn)而通過調(diào)整元素比例設(shè)計(jì)出了一種性能更好的高熵合金。這種高熵合金設(shè)計(jì)的計(jì)算方法,既可幫助開發(fā)更為復(fù)雜的合金,又能實(shí)現(xiàn)更好的性能。
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合金
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原文標(biāo)題:npj: 高熵合金——機(jī)制、模擬與預(yù)測(cè)
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