设计动力学参数以提升材料在辐照下的抗性
材料科学
2025-07-30 v1
摘要
高熵合金（HEAs）因其相较于纯金属和传统合金具有可预见的更好的抗辐照性能而在近年来备受关注。然而，在 HEAs 中，考虑到所有潜在的成分组合，存在数以百万计的设计可能性。在本研究中，我们考虑促进间隙原子-空位复合的缺陷特性，开发了设计具有更好辐照抗性的 HEAs 的准则。首先，我们对缺陷进行了速率理论计算，随后对纯 W 和基于 W 的多组分浓缩合金进行了分子动力学（MD）模拟。研究发现，当单空位和间隙原子的扩散系数变得相近，且缺陷的有效迁移能最小（扩散率最大）时，缺陷复合达到最优，缺陷浓度显著降低。MD 模拟支持了这一点，表明满足上述准则的基于 V 和 Cr 的合金具有更好的抗辐照性能。此外，实验观察也证实了所提出的方法。本研究为提升抗辐照性能的设计准则提供了启示，并有助于在无需大量实验工作的情况下进行材料选择。
引用
@article{arxiv.2412.13343,
title = {Design Kinetic Parameters for Improved Resilience of Materials under Irradiation},
author = {Mohammadhossein Nahavandian and Eda Aydogan and Jesper Byggmästar and Matheus A. Tunes and Enrique Martinez and Osman El-Atwani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.13343},
year = {2025}
}