时间：2024-05-20 作者：工业欧标型材 点击：1
高熵合金（HEAs）通常是指由五种或更多元素组成的合金系统，其原子浓度会集在 5% 到 35% 之间。与传统合金系统不同的是，HEA 成分更挨近相图中心，这为资料开发带来了全新的思路，往往能带来一些有出路的特性。准确猜测高熵合金（HEAs）的相稳定性对合金规划和开发具有极端重大意义。现有老练热力学办法的猜测成果与实践成果存在较大误差。
为防止这一问题，来自大连理工大学的学者提出了一种新的简化猜测计划，该计划树立在结合了 Al、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Mo、Ni、Ti 和 V 十种元素的 130 种 HEA 的试验成果之上。其次，从热力学视点剖析了键焓与相互作用参数之间的相关性，树立了一种新的元素间相互作用参数量化技能。然后，提取了具有特定晶体结构的固溶体的混合焓以及金属间化合物的吉布斯自由能。因而，经过比照合金系统在沉积前后的吉布斯自由能，开发出了猜测相稳定性的全体根本办法。该办法考虑了金属间化合物别离后固溶体吉布斯自由能的改变，核算成果愈加准确牢靠，并能指出 HEAs 中会分出哪种杂乱相（Sigma 相或 Laves 相），为猜测 HEAs 的相稳定性供给了一种可信度极高的全新办法。相关作业以题为“Prediction of phase stabilities of solid solutions for high entropy alloys”的研讨性文章宣布在Acta Materialia 。
本研讨经过比较单一固溶状况和固溶加金属间化合物状况下 HEA 的吉布斯自由能来树立猜测 HEA 相稳定性的模型。这种办法防止了传统办法因疏忽过多热力学参数而发生的问题，然后保证了模型中选用的热力学公式的准确性。本研讨供给了很多依据密度泛函理论（DFT）的模拟核算，在共同核算规范的根底上取得了更具体、更准确的原子键间焓成果。本研讨还尽力量化相互作用参数，这些参数是核算固溶体和金属间化合物吉布斯自由能的根底。有必要留意一下的是，HEAs 固溶体相稳定性的猜测是依据本文提出的热力学判别规范。DFT 核算作业仅仅供给了从试验或宣布的论文中无法直接取得或难以直接取得的键能数据，具有相对共同的树立热力学模型的条件。这种办法可以有效地给出 HEAs 中沉积物的类型，是猜测固溶体稳定性的一种牢靠的新办法。
图 2. (a) ,(b) 显现了金属间化合物 IM（Sigma或 Laves）的核算分出温度 Tc 与固溶体具有 BCC（FCC）晶体结构的 HEA 的微观结构之间的根底联系。横坐标标明评价的 IM 沉积温度 Tc 黑色方框标明由 BCC（FCC）固溶体或 BCC+B2 (FCC+L12) 显微结构组成的试验成果，紫色方框标明 BCC（FCC）或 BCC+B2 (FCC+L12) 固溶体分出金属间化合物 IM。图中供给了依据破折号点线标明的分类阈值确认的 CCR 值（正确分类率）。
图 3. (a)、(b) 显现了核算得出的西格玛相分出温度与固溶体具有 BCC（FCC）晶体结构的 HEA 的显微结构之间的根底联系、 与固溶体具有 BCC（FCC）晶体结构的 HEA 的微观结构之间的根底联系。横坐标标明评价的西格玛相分出温度Tσ、 黑方块标明 BCC（FCC）固溶体或 BCC+B2 (FCC+L12)微结构组成的试验成果，红方块标明 BCC（FCC）固溶体或 BCC+B2 (FCC+L12)固溶体分出西格玛相。图中供给了依据破折号点线标明的分类阈值确认的CCR 值（正确分类率）。
图 4. (a)、(b) 展现了核算得出的Laves 相分出温度与固溶体具有 BCC（FCC）晶体结构的 HEA 的微观结构之间的根底联系、 T Laves与固溶体具有 BCC（FCC）晶体结构的 HEA 的微观结构之间的根底联系。
图 5. (a)、(b) 显现了核算得出的拉维斯相分出温度 T Laves、钛元素含量 CTi 与固溶体具有 BCC（FCC）晶体结构的 HEA 的微观结构之间的根本联系。与固溶体具有 BCC（FCC）晶体结构的 HEA 的微观结构之间的根底联系。
图 6. 给出了 105 个收集到的文献数据的核算成果，以证明猜测的正确性。(a)、(b) 展现了核算得出的金属间化合物 IM（西格玛或拉维斯）分出温度、Tc 与固溶体具有 BCC 或 FCC 晶体结构的 HEA的微观结构之间的根底联系。(c)、(d) 展现了西格玛相的核算分出温度Tσ 与固溶体具有 BCC 或 FCC 晶体结构的 HEA 的微观结构之间的根底联系。(e)、(f) 展现了核算得出的Laves 相分出温度 T Laves 与固溶体具有 BCC 或 FCC 晶体结构的 HEA的微观结构之间的根底联系。(g)、(h) 展现了核算得出的拉维斯相分出温度 T Laves、Ti 元素含量 CTi 与 HEA 的微观结构之间的根底联系。与固溶体具有 BCC 或 FCC 晶体结构的 HEA的微观结构之间的根底联系。
图 9.西格玛或拉维斯相的核算沉积温度之间的根底联系以及金属间化合物的构成焓与固溶体的吉布斯自由能之比
图 10. 显现了依据米德玛模型核算出的西格玛相或拉维斯相的沉积温度 Tσ 或 T Laves，与固溶体具有 BCC 或 FCC 晶体结构的 HEA的微观结构之间的根底联系。
依据对原子对在凝集固溶体（BCC或 FCC）中的键焓进行量化的 Ab-initio 核算，结合键焓与相互作用参数之间的相关性，树立了评价固溶体混合焓的既定办法，进而为固溶体的吉布斯自由能开发了一种更准确的全体量化办法，为正确预算 HEA 的热力学参数供给了一种简化办法。在最大极限地考虑沉积后吉布斯自由能改变的根底上，将沉积温度作为猜测相稳定性的根本信息参数。对 130 种 HEA 的稳定性进行了理论评价和猜测，并核算了 105 种 HEA，验证了该办法的有效性，标明沉积温度越高，固溶体稳定性越低，反之亦然。这种新的猜测结构不只保留了 Ab-initio 核算的长处，还防止了核算量过大的问题。相反，这种办法考虑了金属间化合物分出后固溶体吉布斯自由能的改变，然后使核算成果愈加准确。一起，它还能给出 HEA 中分出的杂乱相的品种，为猜测 HEA 的稳定性供给了一种牢靠的新办法。（文：SSC）
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