Ab initio Investigation of Face-centered cubic High-Entropy Alloys

Tid: To 2020-06-04 kl 10.00

Plats: https://kth-se.zoom.us/webinar/register/WN_ZGfpgdfbTaWDGBGKrV9tcQ, Stockholm (English)

Ämnesområde: Teknisk materialvetenskap

Respondent: Bachelor of Engineering Xun Sun , Tillämpad materialfysik, KTH-ITM-MSE-AMP

Opponent: Associate Professor Torbjörn Björkman, Åbo Akademi University

Handledare: Professor Levente Vitos, Tillämpad materialfysik

Abstract

Högentropi-legeringar (HEA) representerar en speciell grupp av fasta lösningar som innehåller fem eller flera huvudelement. Den helt nya designstrategin och de utmärkta egenskaperna hos HEA har lockat stor uppmärksamhet från materialvetenskapssamhället. Formgivning och utveckling av HEA med önskade egenskaper har blivit ett viktigt ämne inom materialvetenskap och teknik. För att förstå de grundläggande egenskaperna hos HEA, undersöker vi de magnetiska egenskaperna, Curietemperaturen, den elektronstrukturen, fasstabiliteten och elastiska egenskaper hos paramagnetiska rymdcentrerat kubisk (bcc) och ytcentrerat kubisk (fcc) AlxCrMnFeCoNi (0 ≤ x ≤ 5) högentropi-legeringar baserat på den första princips EMTO-metoden.De teoretiska gitterkonstanterna ökar med ökande x, vilket är i god överensstämmelse med experimentella data. Den magnetiska övergångstemperaturen för bcc-strukturen minskar kraftigt med x, medan för fcc-strukturen uppvisar den övergångstemperaturen svag kompositionberoende. Inom sina egna stabilitetsfält förutsägas båda strukturerna vara paramagnetiska under normala omgivningsförhållanden. Vid tillägg av Al ändras kristallstrukturen från fcc till bcc med en bred tvåfasfältregion, vilket är i linje med observationer. Bain-väg beräkningar stöder att båda faserna är dynamiskt stabila inom den duplexregionen.Jämförelse med tillgängliga experimentella data visar att den här använda metoden beskriver den elastiska modulen med god noggrannhet. De elastiska parametrarna uppvisar komplexa kompositionberoende, även om de förutsagda gitterkonstanterna ökar monotont med Al tillsats. Den elastiska anisotropin är ovanligt hög för båda faser. De spröda / duktila övergångarna formulerade i form av Cauchy tryck och Pugh förhållandet blir konsekventa endast när man tar den starka elastiska anisotropin med i beräkningen. Det negativa Cauchy trycket hos CrMnFeCoNi beror på de relativt låga bulkmodulen och C12 elastiska konstanten, som i sin tur är konsekventa med den relativt låga kohesionenergin. Denna resultaten i kombination med experimentella data antyder anomalös metallisk karaktär för HEA system.För att förstå och modellera de mekaniska egenskaperna hos fcc HEA studerar jag också generaliserad staplingsfelenergi (GSFE), negativ staplingsfelenergi (SFE) och tvillingmekanism för olika HEA. Denna avhandling fokuserar huvudsakligen på AlxCrMnFeCoNi och relaterade HEA.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-273286