Nature Commun：高通量计算预测Al-Cr-Fe-Mn-Ti高熵合金力学材料性能

纳米技术

2021-07-15

发展除了Ni基超合金外其他类型的价格合理、质量较轻的铁氧体（ferritic）高温材料目前受到研究人员越来越多的关注，但是目前发展铁氧体超合金材料无法具有较高的高温强度，因此显著抑制了这类材料的应用。有鉴于此，田纳西大学Peter K. Liaw、CompuTherm公司张帆、美国国家能源技术实验室Michael C. Gao等报道了通过CALPHAD高通量计算的方法设计合成质量较轻、高强度、价格低的合金材料用于改善材料在高温条件中的性质。作者通过CALPHAD高通量计算方法筛选了上千种不同组分，找到其中沉淀掺杂质量较轻、室温和高温条件中强度更高的组成结构。随后作者通过实验、理论两个方法对强度提高和有序-无序状态变化预测过程中成功和失败的情况进行揭示，因此有效改善了合金材料体系预测的准确性。本文研究结果揭示高通量计算筛选、多维度建模、实验验证等多个角度结合能够高效率的筛选能够用于沉淀增强材料性能的高熵材料。

本文要点：

（1）

作者通过CALPHAD软件高通量计算，对Al-Cr-Fe-Mn-Ti元素体系进行研究，因此对其中的沉淀掺杂合金材料能够改善高熵合金材料力学性能，有助于发展高力学性能的高熵合金材料。

（2）

进一步的，作者发现实现材料力学性质增强的关键在于调控纳米沉淀相的有序温度和形貌，此外作者发现弄清纳米沉淀相结构中原子结构组成情况、晶相变化规律能够提高高通量进行计算筛选高性能力学高熵合金材料的效率。

参考文献

Feng, R., Zhang, C., Gao, M.C. et al. High-throughput design of high-performance lightweight high-entropy alloys. Nat Commun 12, 4329 (2021).

DOI: 10.1038/s41467-021-24523-9

https://www.nature.com/articles/s41467-021-24523-9