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LAMMPS实操系列（五）:高熵合金FCC-CoCrCuFeNi的压缩模拟

来源：科学10分钟时间：2021-08-10 15:08:04 浏览：2943次

我们前几章内容详细介绍了通过LAMMPS程序进行大量FCC-CoCrCuFeNi高熵合金建模与最稳定结构的筛选，并最终筛选出了我们所建1000个模型中能量最小也就是最稳定的结构。本章我们将继续通过LAMMPS程序对我们筛选出来的最稳定结构进行压缩模拟。

我们的LAMMPS脚本程序设计关键脚本段如下：

#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}"

#压缩过程

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

模拟结果与分析：

图1. 高熵合金压缩过程中结构随时间的演化规律，其中产生的带色的粗线条为位错线，对应的柏氏矢量在图中已经标出。

图1为高熵合金压缩过程中结构随时间的演化规律，可以看出在67 ps时高熵合金体系中出现了柏氏矢量为1/6<112>的位错。随着应变的继续增加，1/6<112>位错会向模拟合子中部迁移，同时伴有位错线数量增多以及不同柏氏矢量如1/6<110>、1/3<001>等位错线生成。

图2. 高熵合金压缩过程中的应力应变曲线

图2为高熵合金压缩过程中的应力应变曲线，图中应力纵轴代表高熵合金弛豫区原子的Z向正应力平均值。压缩应力应变曲线开始表现为线性，应变为0.0060时应力达到峰值15.042 GPa后突然下降，随后发生塑性流动；应变值达到0.0099时，应力值又有所上升，到应力为0.0100时达到10.62GPa，而后又继续下降。其中应变值0.0099到0.0100段的应力上升现象，是由压缩过程中位错在高熵合金体内的位错大量累积的加工硬化造成的，而后随着位错被挤出高熵合金体内，加工硬化减弱，从而应力应变曲线继续下降。

参考资料：

[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] 亓宏刚.镁单晶形变及微结构演化行为分析.北京交通大学,博士学位论文.

参考视频：