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

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Abstract

—The formation of short-range order in the equiatomic high-entropy alloy (HEA) CoNiCrFeMn during annealing at moderate temperatures was studied using atomistic MD/MC simulation, including the exchange of atoms in the Monte Carlo (MC) scheme and the relaxation of its positions by the molecular dynamics (MD) method. It has been found that two types of chemical short range order (CSRO) regions are formed during annealing. One of them consist mainly of Fe and Co atoms, while others are enriched by Cr with Ni and Mn atoms at their boundaries. It is shown that the formation of short-range order includes several stages, the sequence of which is determined by the value of Cr–Cr, Fe–Co and Ni–Mn interatomic interactions.

作者简介

I. Karkin

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: lidiakarkina@gmail.com
Russia, 620108, Ekaterinburg

L. Karkina

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: lidiakarkina@gmail.com
Russia, 620108, Ekaterinburg

Yu. Gornostyrev

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: lidiakarkina@gmail.com
Russia, 620108, Ekaterinburg

参考

  1. 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.
  2. Miracle D.B., Senkov O.N. A critical review of high entropy alloys and related concepts // Acta Mater. 2017. V. 122. P. 448–511.
  3. Tokarewicz M., Gradzka-Dahlke M. Review of Recent Research on AlCoCrFeNi High-Entropy Alloy //Metals. 2021. V. 11. P. 1302–1316.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
  16. Mizunoa M., Sugita K., Araki H. Prediction of short-range order in CrMnFeCoNi high-entropy alloy // Results Phys. 2022. V. 34. P. 105285.
  17. 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.
  18. 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.
  19. 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.
  20. http://lammps.sandia.gov/index.html.
  21. 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.
  22. 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.
  23. de Fontaine D. The number of independent pair-correlation functions in multicomponent systems // J. Appl. Crystall. 1971. V. 4. № 1. P. 15–19.
  24. 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.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2.

下载 (948KB)
3.

下载 (132KB)
4.

下载 (36KB)
5.

下载 (26KB)
6.

下载 (45KB)
7.

下载 (2MB)


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».