预测难坡复合型合金中的空位元素
材料科学
2025-12-10 v1 原子物理
摘要
难坡复合型合金由多种主要难坡元素组成，因其卓越的热力学稳定性和高熔点而被视为高温结构应用的有前景的候选材料。然而，其机械性能常因空位杂质（尤其是氧、氮和碳）而受到损害，这些杂质聚集到晶界并促进脆化。在本研究中，我们研究了氧空位在以 NbTiHfTa 为模型体系的难坡复合型合金中的溶解度和热力学行为。我们通过等离子弧熔炼制备了含不同氧含量的 NbTiHfTa 合金，并使用 XRD、SEM 和 TEM 对其相演化和组织进行表征。此外，采用集成于蒙特卡洛模拟的机器学习原子势进行计算建模，以探讨氧在原子尺度上的相互作用。我们的结果表明，氧的溶解度限值为 0.8-1.0 原子百分比，超过此范围时会形成 HfO2。该结合实验-计算的框架提供了一种预测难坡复合型合金中空位行为的方法，使我们能够制定改进机械性能的合金设计策略。
引用
@article{arxiv.2512.08080,
title = {Predicting interstitial elements in Refractory Complex Concentrated Alloys},
author = {Aomin Huang and Siya Zhu and Calvin Belcher and Ryker Rigsby and Diran Apelian and Raymundo Arróyave and Enrique J. Lavernia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.08080},
year = {2025}
}