等摩尔CoNiRu多主元合金位错核结构的从头算知情相场模拟

https://doi.org/10.1088/1361-651X/ab3b62

摘要

本文以等摩尔CoNiRu多主元合金(MPEA)为模型材料，从第一性原理出发，对位错核结构进行了研究。我们首先筛选所有可能的结构，以找到那些与弹性稳定性和能量有利的面心立方(fcc)相对应的结构，然后，对于这些结构，采用基于相场的模型来预测其中位错的程度。主要发现:对于fcc相，(i)相同化学成分下原子构型的巨大变化会导致广义层错能面发生显著变化;(ii)缺陷层错能量的弥散主要导致螺杆和边缘位错的本然层错(ISF)宽度的显著变化。例如，在滑移面上，正的ISF能量可以变化10倍，较低的值与全部Ni和Ru原子相关，而较高的值仅与Co和Ru原子相关。晶格参数和刚度张量的变化伴随原子构型的局部差异也被考虑在内，但显示出发挥较小的作用。我们发现位错在其相关的ISF宽度沿其直线可以经历深刻的变化(3 - 7倍的变化)，其中螺钉位错比边缘位错经历更大的变化(螺钉位错为6.02-43.22 Å，边缘位错为19.6-62.62 Å)。我们设想，在这里开发的从头算相场建模方法可以很容易地适用于具有其他化学成分的mpea。