等摩尔难熔高熵合金中韧性与脆性裂纹尖端响应
材料科学
2020-03-23 v1
摘要
理解作为新型高温材料提出的难熔高熵合金（HEAs）的强化与变形机制，是改善其通常不足的室温延展性所必需的。本文通过密度泛函理论模拟和连续介质力学分析，系统研究了体心立方难熔 HEAs HfNbTiZr、MoNbTaVW、MoNbTaW、MoNbTiV 和 NbTiVZr 中裂纹尖端的解理脱粘与位错发射之间的竞争。针对拉伸载荷以及共计 15 种裂纹构型与滑移系评估了该裂纹尖端竞争。我们的结果预测，裂纹尖端的位错塑性通常是不利的——尽管对某些裂纹取向竞争很接近，表明这五种 HEAs 在零度下具有本征脆性和低裂纹尖端断裂韧性。对 HfNbTiZr 考察的局域合金成分波动，可相对于该滑移系的构型平均值局部降低对位错发射的阻力，但不会改变主导的裂纹尖端响应。对于单晶 MoNbTaW，已有其 {100} 面上裂纹的室温断裂韧性实验值，理论与实验结果吻合良好。讨论了可能限制吻合的因素。我们考察了材料各向异性对优选裂纹尖端取向的影响，发现其具有合金特异性。发现混合模态载荷会使竞争向有利于解理或位错形核的方向偏移，取决于裂纹构型，并被材料各向异性对裂纹尖端应力的效应所放大。
引用
@article{arxiv.2002.07013,
title = {Ductile and brittle crack-tip response in equimolar refractory high-entropy alloys},
author = {Xiaoqing Li and Wei Li and Douglas L. Irving and Lajos K. Varga and Levente Vitos and Stephan Schönecker},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.07013},
year = {2020}
}
备注
32 pages, 7 figures