中科院力学所在化学无序中熵合金位错形核机制研究中取得进展
发布时间:2020/6/9 16:33:37编辑:Ma Liang
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研究人员以三元Ni-Co-Cr中熵合金体系为研究对象,首先采用分子动力学模拟,结合过渡态理论,考察了位错形核过程中原子的演变情况,发现位错形核过程中伴随着局部fcc-bcc的结构转变,这类bcc缺陷原子作为位错形核的前驱体,促进位错的形成。进一步研究发现这类bcc缺陷多集中为Cr原子。
为进一步确定这一bcc诱导的位错形核机制,研究人员利用蒙特卡洛方法建立准随机原子模型,进行第一性原理单轴拉伸计算。结果再一次表明,位错形核前总是伴随着bcc原子的产生,且这些bcc原子以Cr元素为主,验证了位错形核过程中bcc团簇的关键作用。
进一步,通过电子结构计算确定了位错形核过程中bcc缺陷结构产生的电子起源。研究发现,Cr元素表现出明显的电子局域化行为,这一局域化行为使得Cr原子键的变形协调性降低,容易产生应力集中。而且,Cr原子周围原子密度较低,导致Cr原子键抗变形能力较低。Cr原子特殊的电子结构,导致变形过程中周围电子结构的坍塌,从而形成bcc结构,进一步促使位错的形核。
该研究结合经典分子动力学、过渡态理论和第一性原理计算,获得了电子-原子-缺陷团簇-位错形核之间的关联图谱,有效解析了中高熵合金位错形核的起源与演化机制,为深刻理解高/中熵合金塑性变形的微观机制及高性能合金材料设计提供线索。
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(来源: 中国科学院科技产业网 )
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