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LAMMPS實操系列（五）:高熵合金FCC-CoCrCuFeNi的壓縮模擬

來源：科學10分鐘時間：2021-08-10 15:08:04 瀏覽：4190次

我們前幾章內容詳細介紹了通過LAMMPS程序進行大量FCC-CoCrCuFeNi高熵合金建模與最穩(wěn)定結構的篩選，并最終篩選出了我們所建1000個模型中能量最小也就是最穩(wěn)定的結構。本章我們將繼續(xù)通過LAMMPS程序對我們篩選出來的最穩(wěn)定結構進行壓縮模擬。

我們的LAMMPS腳本程序設計關鍵腳本段如下：

#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

模擬結果與分析：

圖1. 高熵合金壓縮過程中結構隨時間的演化規(guī)律，其中產生的帶色的粗線條為位錯線，對應的柏氏矢量在圖中已經(jīng)標出。

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

圖2. 高熵合金壓縮過程中的應力應變曲線

圖2為高熵合金壓縮過程中的應力應變曲線，圖中應力縱軸代表高熵合金弛豫區(qū)原子的Z向正應力平均值。壓縮應力應變曲線開始表現(xiàn)為線性，應變?yōu)?.0060時應力達到峰值15.042 GPa后突然下降，隨后發(fā)生塑性流動；應變值達到0.0099時，應力值又有所上升，到應力為0.0100時達到10.62GPa，而后又繼續(xù)下降。其中應變值0.0099到0.0100段的應力上升現(xiàn)象，是由壓縮過程中位錯在高熵合金體內的位錯大量累積的加工硬化造成的，而后隨著位錯被擠出高熵合金體內，加工硬化減弱，從而應力應變曲線繼續(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.鎂單晶形變及微結構演化行為分析.北京交通大學,博士學位論文.

參考視頻：