基于 MTP 原子势能函数预测 Ti-N 系统的机械性能与热力学稳定性
材料科学
2025-07-28 v1 计算物理
摘要
Ti-N 材料系统包含具有不同配分比的化合物，如 Ti2N、Ti3N2、Ti6N5、Ti4N3 以及 Ti、TiN 和 N 在 Ti 中的固体溶解物，最大溶解度可达 23%。本文开发了基于矩张量势能(MTP)的原子势能函数，能够可靠地预测 Ti-N 系统中所有材料的机械性能和热力学稳定性。在选择训练数据集时，考虑了各 Ti-N 系统的结构相似性与差异性至关重要。使用 MTP 潜能函数计算的形成能与密度泛函理论(DFT)计算结果的均方根误差(RMSE)分别为训练数据集为 2.1 meV/原子，测试数据集为 6.8 meV/原子。训练数据集中绝对误差频率最高点为 3.8 meV/原子，而未纳入训练数据集的系统最高点为 7.6 meV/原子。此外，系统评估了弹性常数在不同配分比下的分布与变异性，结果与 DFT 基准一致。开发的潜能函数用于预测 Ti-N 系统中新相的能量。我们表明 N/Ti 比率从 0 到 1 的结构在热力学上可稳定。个别系统与凸面积图中形成能 0K 的最大偏差为 10 meV/原子。
引用
@article{arxiv.2507.18873,
title = {Prediction of Mechanical Properties and Thermodynamic Stability of Ti-N system using MTP Interatomic Potential},
author = {Pradeep Kumar Rana and Atharva Vyawahare and Rohit Batra and Satyesh Kumar Yadav},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.18873},
year = {2025}
}