npj:高强度难熔复合固溶体合金——通过电子结构筛选

2018 年 4 月 23 日 知社学术圈 npj

海归学者发起的公益学术平台

分享信息,整合资源

交流学术,偶尔风月

镍基高温合金和含钼近等原子高熵合金都具有较高的温度强度和耐腐蚀性。但要设计复杂的固溶合金空间巨大。美国爱荷华州立大学Duane Johnson教授等用密度泛函理论研究了由五种难熔元素(钼、钨、钽、钛和锆)构成的设计空间,确定了用于冶炼高温强度和耐腐蚀性富钼合金的最佳组分。他们将第一性原理计算与电子合金设计标准相结合,通过相干势近似来展示KKR电子结构方法,以便在五维设计空间上鉴定合金,改进其力学性能和必要的全局(形成焓)和局部(短程有序)稳定性。通过预测杨氏模量、短程原子有序等结构性质,以晶格常数确定每种组份的整体稳定性、快速筛选设计空间以选择出合金的最佳组分。所预测的、稳定性得到改善的复合固溶体合金,比近等原子情况下弹性模量大大提高(在300 K时提高3倍,与实验验证结果一致),温度在500 K以上时的合金弹性模量也比商业合金温度为2000 K时的模量要高2.3倍。作者的研究还表明,鉴于关键的电子效应,最佳复合固溶合金不能用经典势函数很好地描述。他们的方法还可用来优化其他复杂固溶合金以提高其力学性能。该文近期发表于npj Computational Materials 4:16 (2018); doi:10.1038 /s41524-018-0072-0。英文标题与摘要如下,点击阅读原文可以自由获取论文PDF。




Design of high-strength refractory complex solid-solution alloys 


Prashant SinghAayush SharmaA. V. SmirnovMouhamad S.DialloPratik K. RayGanesh Balasubramanian & Duane D.Johnson


Nickel-based superalloys and near-equiatomic high-entropy alloys containing molybdenum are known for higher temperature strength and corrosion resistance. Yet, complex solid - solution alloys offer a huge design space to tune for optimal properties at slightly reduced entropy. For refractory Mo-W-Ta-Ti-Zr, we showcase KKR electronic structure methods via the coherent - potential approximation to identify alloys over five-dimensional design space with improved mechanical properties and necessary global (formation enthalpy) and local (short-range order) stability. Deformation is modeled with classical molecular dynamic simulations, validated from our first-principle data. We predict complex solid - solution alloys of improved stability with greatly enhanced modulus of elasticity (3× at 300 K) over near - equiatomic cases, as validated experimentally, and with higher moduli above 500 K over commercial alloys (2.3× at 2000 K). We also show that optimal complex solid-solution alloys are not described well by classical potentials due to critical electronic effects.


扩展阅读

 

npj:钠离子电池层状电极材料——高通量筛选

npj:缺陷——基于第一性原理研究金属钛中的杂质

npj:光电子学领域新来的几个孩子——铋/锑基卤氧化物和硫卤化物

npj:机器学习——用于匹配X射线吸收谱的Web应用程序

本文系网易新闻·网易号“各有态度”特色内容

媒体转载联系授权请看下方

登录查看更多
0

相关内容

爱荷华州立大学(Iowa State University)是美国爱荷华州的公立大学。全校的学生约26,000人,其中国际学生约占总学生人数的1成左右;学校的治安良好、景色优美,学术风格优异。爱荷华州立大学专业广泛,由农业和生命学院,商学院,设计学院,工程学院,人类学院,文理学院,兽医学院和研究生学院组成,该校以农业,工程,兽医,建筑,航空航天、生物、物理等专业闻名全美

【MIT】Yufei Zhao《图论与加法组合学》,177页pdf
专知会员服务
48+阅读 · 2020年4月27日
《代码整洁之道》:5大基本要点
专知会员服务
49+阅读 · 2020年3月3日
【强化学习资源集合】Awesome Reinforcement Learning
专知会员服务
93+阅读 · 2019年12月23日
计算机视觉最佳实践、代码示例和相关文档
专知会员服务
17+阅读 · 2019年10月9日
【泡泡一分钟】基于表面的自主三维建模探索
泡泡机器人SLAM
9+阅读 · 2019年9月10日
计算机类 | PLDI 2020等国际会议信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年7月8日
泰国通过个人信息保护法
蚂蚁金服评论
16+阅读 · 2019年4月3日
npj: 机器学习添视觉—材料缺陷快分析
知社学术圈
6+阅读 · 2018年8月18日
【推荐】自动特征工程开源框架
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年11月7日
Arxiv
34+阅读 · 2019年11月7日
Efficient and Effective $L_0$ Feature Selection
Arxiv
5+阅读 · 2018年8月7日
VIP会员
Top
微信扫码咨询专知VIP会员