纳米压痕诱导的等原子 MoTaW 合金塑性变形：基于实验引导的机器学习分子动力学模拟
材料科学
2026-03-24 v1
摘要
复合型刚性合金（RCCA）表现出卓越的强度和热稳定性，但其在复杂接触加载下的塑性变形机制仍不充分了解。本文通过结合实验和原子分辨率建模方法，研究了等原子 MoTaW 合金的纳米压痕响应。将球形纳米压痕实验与大规模分子动力学模拟相结合，后者采用 tabulated low dimensional Gaussian Approximation Potential（tabGAP），实现接近 DFT 的精度。通过实验-应力-位移曲线的主成分分析（PCA），实现基于物理的相似性准则，用于识别代表性实验响应，以进行定量比较。构建压痕应力-应变曲线，实验与模拟在弹性阶段获得良好一致，Young 模量约为270 GPa。广义堆积错能计算揭示，MoTaW 相对于纯刚性元素具有升高的不稳定堆积错能和双旋错能，表明抑制局部剪切，偏好位错介导的塑性变形。原子尺度分析显示塑性变形具有强晶学依赖性，对于 [001] 意向，表现为对称 {110}<111> 滑移激活和四叉簇堆积；对于 [011] 意向，则呈现各向异性滑移、应变局部化和增强的键点形成。进一步的局部熵和多面体模板匹配分析进一步阐明了位错网络演化和变形诱导的局部结构转换。总体而言，本研究在 RCCA 中建立了故障能量、意向依赖的位错活动与实验观察的纳米压痕行为之间的直接机制联系。
引用
@article{arxiv.2601.06846,
title = {Nanoindentation induced plasticity in equiatomic MoTaW alloys by experimentally guided machine learning molecular dynamics simulations},
author = {F. J. Dominguez-Gutierrez and T. Stasiak and G. Markovic and A. Kosinska and K. Mulewska},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.06846},
year = {2026}
}