局部化学环境对多主元合金中空位扩散的影响
材料科学
2022-09-12 v1
摘要
多主元合金（MPEAs）因其极大的成分空间和空间变化的化学环境，展现出优于传统材料的显著性能，是一类令人振奋的体系。然而，由于问题规模庞大，从局部化学环境预测基本性质颇具挑战。为研究这一基本问题，我们结合原子尺度模拟（使用第一性原理和分子动力学）与卷积神经网络（CNNs），评估等摩尔 CoFeCrNi MPEA 中的点缺陷与迁移能。我们展示了如何利用一小部分局部化学环境以合理精度预测点缺陷能。借助 CNNs，我们开发了格点蒙特卡洛模拟，计算空位的迁移路径与扩散系数。值得注意的是，我们的工作阐明了局部化学环境如何导致点缺陷能的分布函数，而这决定了空位的宏观扩散性。特别地，我们观察到空位被包围在高迁移能、并与低迁移能态相连的超级势阱中捕获。因此，空位扩散性高度依赖于环境，在给定温度下可变化数个数量级。我们的工作揭示了理解 MPEAs 中依赖于局部化学环境的性质的重要性，以及 CNN 提供高维空间能量计算模型的能力，该能力可用于扩展到更高阶模型。
引用
@article{arxiv.2209.04010,
title = {Effects of the local chemical environment on vacancy diffusion in multi-principal element alloys},
author = {Mauricio Ponga and Mohamed Hendy and Okan K. Orhan and Swarnava Ghosh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.04010},
year = {2022}
}