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LAMMPS實(shí)操系列（五）:高熵合金FCC-CoCrCuFeNi的壓縮模擬

來源：科學(xué)10分鐘時(shí)間：2021-08-10 15:08:04 瀏覽：3180次

我們前幾章內(nèi)容詳細(xì)介紹了通過LAMMPS程序進(jìn)行大量FCC-CoCrCuFeNi高熵合金建模與最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的篩選，并最終篩選出了我們所建1000個(gè)模型中能量最小也就是最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。本章我們將繼續(xù)通過LAMMPS程序?qū)ξ覀兒Y選出來的最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓縮模擬。

我們的LAMMPS腳本程序設(shè)計(jì)關(guān)鍵腳本段如下：

#Store final cell length for strain calculations

variable tmp equal "lz"

variable L0 equal ${tmp}

print "Initial Length, L0: ${L0}"

variable vzz equal "-lz*0.001"

print "Initial vzz, L0: ${vzz}"

#壓縮過程

reset_timestep 0

velocity down set 0.0 0.0 0.0

#fix 3 down setforce 0.0 0.0 0.0

#fix 4 up setforce 0.0 0.0 0.0

velocity up set 0.0 0.0 v_vzz sum yes units box

velocity mobile ramp vz 0.0 -0.0356 z 3 33 sum yes units box

#necessaryy

fix 6 boundary nve

dump 2 all atom 20 dump.test.trjs

模擬結(jié)果與分析：

圖1. 高熵合金壓縮過程中結(jié)構(gòu)隨時(shí)間的演化規(guī)律，其中產(chǎn)生的帶色的粗線條為位錯(cuò)線，對應(yīng)的柏氏矢量在圖中已經(jīng)標(biāo)出。

圖1為高熵合金壓縮過程中結(jié)構(gòu)隨時(shí)間的演化規(guī)律，可以看出在67 ps時(shí)高熵合金體系中出現(xiàn)了柏氏矢量為1/6<112>的位錯(cuò)。隨著應(yīng)變的繼續(xù)增加，1/6<112>位錯(cuò)會向模擬合子中部遷移，同時(shí)伴有位錯(cuò)線數(shù)量增多以及不同柏氏矢量如1/6<110>、1/3<001>等位錯(cuò)線生成。

圖2. 高熵合金壓縮過程中的應(yīng)力應(yīng)變曲線

圖2為高熵合金壓縮過程中的應(yīng)力應(yīng)變曲線，圖中應(yīng)力縱軸代表高熵合金弛豫區(qū)原子的Z向正應(yīng)力平均值。壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線開始表現(xiàn)為線性，應(yīng)變?yōu)?.0060時(shí)應(yīng)力達(dá)到峰值15.042 GPa后突然下降，隨后發(fā)生塑性流動；應(yīng)變值達(dá)到0.0099時(shí)，應(yīng)力值又有所上升，到應(yīng)力為0.0100時(shí)達(dá)到10.62GPa，而后又繼續(xù)下降。其中應(yīng)變值0.0099到0.0100段的應(yīng)力上升現(xiàn)象，是由壓縮過程中位錯(cuò)在高熵合金體內(nèi)的位錯(cuò)大量累積的加工硬化造成的，而后隨著位錯(cuò)被擠出高熵合金體內(nèi)，加工硬化減弱，從而應(yīng)力應(yīng)變曲線繼續(xù)下降。

參考資料：

[1] Murty B S , Yeh J W , Ranganathan S . A Brief History of Alloys and the Birth of High-Entropy Alloys[J]. High Entropy Alloys, 2014:1-12.

[2] 亓宏剛.鎂單晶形變及微結(jié)構(gòu)演化行為分析.北京交通大學(xué),博士學(xué)位論文.

參考視頻：