Formation of Chemical Short-Range Order in Equiatomic CoNiCrFeMn High-Entropy Alloy. Atomistic MD/MC Simulation

I. N. Karkin; Карькин И. Н.; L. E. Karkina; Карькина Л. Е.; Yu. N. Gornostyrev; Горностырев Ю. Н.

doi:10.31857/S0015323023600971

Ближний порядок, формирующийся при отжиге эквиатомного сплава CoNiCrFeMn. Атомистическое MД/MК-моделирование

Авторы: Карькин И.Н.¹, Карькина Л.Е.¹, Горностырев Ю.Н.¹
Учреждения:
1. Институт физики металлов УрО РАН
Выпуск: Том 124, № 10 (2023)
Страницы: 971-977
Раздел: СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И ДИФФУЗИЯ
URL: https://journal-vniispk.ru/0015-3230/article/view/232670
DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323023600971
EDN: https://elibrary.ru/HRJFZC
ID: 232670

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Формирование ближнего порядка в эквиатомном высокоэнтропийном сплаве (HEA) CoNiCrFeMn при отжиге в области умеренных температур изучено с использованием атомистического МД/МК моделирования, включающего обмен атомов в схеме Монте-Карло (МК) и релаксацию их положений методом молекулярной динамики (МД). Установлено, что в процессе выдержки образуются два типа областей химического ближнего порядка (CSRO). Первые состоят преимущественно из атомов Fe–Co, а вторые представляют собой обогащенные Cr области, на границах которых находятся атомы Ni и Mn. Показано, что формирование ближнего порядка включает несколько этапов, последовательность которых определяется величиной Cr–Cr, Fe–Co и Ni–Mn взаимодействий.

Ключевые слова

высокоэнтропийные сплавы, ближний порядок, атомистическое моделирование, декогезия

Список литературы

Zhang Y., Zuo T.T., Tang Z., Gao M.C., Dahmen K.A., Liaw P.K., Lu Z.P. Microstructures and properties of high-entropy alloys // Prog. Mater. Sci. 2014. V. 61. P. 1–93.
Miracle D.B., Senkov O.N. A critical review of high entropy alloys and related concepts // Acta Mater. 2017. V. 122. P. 448–511.
Tokarewicz M., Gradzka-Dahlke M. Review of Recent Research on AlCoCrFeNi High-Entropy Alloy //Metals. 2021. V. 11. P. 1302–1316.
Cantor B., Chang I.T.H., Knight P., Vincent A.J.B. Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys // Mater. Sci. Eng. A. 2004. V. 375–377. P. 213–218.
Otto F., Dlouhý A., Pradeep K.G., Kuběnová M., Raabe D., Eggeler G. Decomposition of the single-phase high-entropy alloy CrMnFeCoNi after prolonged anneals at intermediate temperatures // Acta Materialia. 2016. V. 112. P. 40–52.
Laurent-Brocq M., Akhatova A., Perrière L., Chebini S., Sauvage X., Leroy E., Champion Y. Insights into the phase diagram of the CrMnFeCoNi high entropy alloy // Acta Mater. 2015. V. 88. P. 355–365.
Schuh B., Mendez-Martin F., Volker B., George E.P., Clemenb H., Pippan R., Hohenwarter A. Mechanical properties, microstructure and thermal stability of a nanocrystalline CoCrFeMnNi high-entropy alloy after severe plastic deformation // Acta Mater. 2015. V. 96. P. 258–268.
Huang X., Liu L., Duan X., Liao W., Huang J., SunH., Yu Y. Atomistic simulation of chemical short-range order in HfNbTaZr high entropy alloy based on a newly-developed interatomic potential // Mater. Design. 2021. V. 2021. P. 09560.
Antillon E., Woodward C., Rao S.I., Akdim B., Parthasarathy T.A. Chemical short-range order strengthening in a model FCC high entropy alloy // Acta Mater. 2020. V. 190. P. 29–42.
Jiana W.-R., Xieb Z., Xu S., Su Y., Yao X., Beyerlein I.J. Effects of lattice distortion and chemical short-range order on the mechanisms of deformation in medium entropy alloy CoCrNi // Acta Mater. 2020. V. 199. P. 352–369.
Xing B., Wang X., Bowmana W.J., Cao P. Short-range order localizing diffusion in multi-principal element alloys // Scripta Mater. 2022. V. 210. P. 114450.
Zhang F. X., Zhao S., Jin K., Xue H., Velisa G., Bei H., Huang R., Ko J.Y.P., Pagan D.C., Neuefeind J.C., Weber W.J., Zhang Y. Local Structure and Short-Range Order in a NiCoCr Solid Solution Alloy // Phys. Rev. Lett. 2017. V. 118. P. 205501.
Lei Z.F., Liu X.J., Wu Y., Qiao S., Zhu Guo-liang, Dong An-ping, Shu Da, Sun Bao-de Enhanced strength and ductility in a high-entropy alloy via ordered oxygen complexes // Nature. 2018. V. 563(7732). P. 546–550.
Ding Q.Q., Zhang Y., Chen X., Fu X., Chen D., Chen S., Gu L., Wei F., Bei H., Gao Y., Wen M., Li J., Zhang Z., Zhu T., O Ritchie R., Yu Q. Tuning element distribution, structure and properties by composition in high-entropy alloys // Nature. 2019. V. 574(7777). P. 223–227.
Ma Y., Wang Q., Li C., Santodonato L.J., Feygenson M., Dong C., Liaw P.K. Chemical short-range orders and the induced structural transition in high-entropy alloys // Scripta Mater. 2018. V. 144. P. 64–68.
Mizunoa M., Sugita K., Araki H. Prediction of short-range order in CrMnFeCoNi high-entropy alloy // Results Phys. 2022. V. 34. P. 105285.
Li Q.-J., Sheng H., Ma E. Strengthening in multi-principal element alloys with local-chemical-order roughened dislocation pathways // Nature Comm. 2019. V. 10. P. 3564. 11 p.
Hsieh K.-T., Lin Y.-Y., Lu C.-H., Yang J.-R., Liaw P.K., Kuo C.-L. Atomistic simulations of the face-centered-cubic-to-hexagonal-close-packed phase transformation in the equiatomic CoCrFeMnNi high entropy alloy under high compression // Comp. Mater. Sci. 2020. V. 184. P. 109864.
Карькина Л.Е., Карькин И.Н., Горностырев Ю. Н. Образование сегрегаций и нанофасетирование асимметричных специальных границ зерен в Al // ФММ. 2022. Т. 123. № 10. С. 1079–1084.
http://lammps.sandia.gov/index.html.
Choi W.-M., Kim Y., Seol D., Lee B.-J. Modified embedded-atom method interatomic potentials for the Co–Cr, Co–Fe, Co–Mn, Cr–Mn and Mn–Ni binary systems // Comp. Mater. Sci. 2017. V. 130. P. 121–129.
Zhang S., Kontsevoi O.Y., Freeman A.J., Olson G.B. First principles investigation of zinc-induced embrittlement in an aluminum grain boundary // Acta Mater. 2011. V. 59. P. 6155–6167.
de Fontaine D. The number of independent pair-correlation functions in multicomponent systems // J. Appl. Crystall. 1971. V. 4. № 1. P. 15–19.
Shuang S., Lu S., Zhang Bo, Bao Chen, Kan Q., Kang G., Zhang Xu. Effects of high entropy and twin boundary on the nanoindentation of CoCrNiFeMn high-entropy alloy: A molecular dynamics study // Comp. Mater. Sci. 2021. V. 195. P. 110495.