各位研究材料的同学都知道,现在高熵合金(HEAs)的研究很火,但几乎绝大部分是都是实验研究,很少看到有理论模拟方面的研究。不过我还是找到一篇,来自韩国浦项科技大学李秉珠 (Byeong-Joo Lee) 领导的研究小组采用各种模拟技术对高熵合金的研究,这也是我看到的第一篇关于高熵合金模拟计算的文章。此研究成果发表在了 Npj. Comput. Mater 这个模拟计算类大神云集的期刊上。简单点说就是他们的研究阐明了高熵合金中某些材料现象的物理冶金学原理(如在低温下的迟滞扩散和微孪晶的形成),并利用原子尺度的模拟(蒙特卡罗方法、分子动力学和分子静力学)研究了各元素对等原子比例的 CoCrFeMnNi 高熵合金固溶度的影响。以下是文章的题目:
一般来说这种随机分布的高熵合金模型需要自己写代码构建,不过也听说过有一个叫 ATAT(Alloy Theoretic Automated Toolkit)的软件可以干这个事,但是我没试过。还有就是 LAMMPS 软件中有个 set 命令可以帮助我们完成这个模型构建,构建模型的 in 文件如下所示:
这个in文件里面所含的模型构建流程如下所示:1. 构建一定大小的盒子并按 FCC 结构填满类型为1的原子。2. 将一部分类型为 1 的原子随机替换为类型 2,3,4,5 的原子,并保证每种原子所占比例一样。3. 最后输出原子坐标信息。
值得注意的是普通的无序混乱的高熵合金是满足不了模拟计算的要求(文章中说无序程度要符合 SRO(short-range order)参数,这个我也不是很明白~,可能要尝试构建很多种随机模型(通过修改 666,888 这些参数)后找最合适的),这里只是简单的介绍一下这个有趣的命令而已,当然这个命令用于二元合金或者是元素掺杂方面的模拟还是很有用的。
由于资源限制,这里就简单的示范一个简单的 FCC 结构金属 Ni 的拉伸过程,主要目的是介绍一下 LAMMPS 在做拉伸模拟时用到的一个核心命令以及如何得到上图所示的 Strain-Stress 关系图(b 图)以及结构变化图(c, d 图),模拟所用的 in 文件如下所示:
(可以考虑放大看哈~)
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