ПЕРВОПРИНЦИПНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫХ СПЛАВОВ CoCrFe40-xMnxNi (x = 5, 10, 15, 20)

Abstract

В работе проведено первопринципное исследование стабильности четырех сплавов с различным содержанием Fe и Mn CoCrFe40-xMnxNi (x = 5, 10, 15, 20 ат. %). Для каждой композиции были созданы специальные квазислучайные сверхструктуры, имеющие тип строения гранецентрированной кубической решетки и состоящие из 32 атомов. В программном комплексе QUANTUM ESPRESSOпроводилась полная релаксация полученных сверхструкур и определение полной энергии основного состояния при температуре 0 К. На основании полученных результатов рассчитаны энтальпии смешения и показано, что ГЦК твердые растворы являются термодинамически стабильными структурами для исследуемых сплавов при заданной температуре. Наименьшим значением энтальпии смешения обладает сверхструктура Co–Cr–Fe–Mn–Ni, что подтверждает концепцию того, что высокоэнтропийные сплавы с эквиатомной композицией демонстрируют наибольшую устойчивость, по сравнению с не эквиатомными сплавами. Были получены значения параметров решетки, которые продемонстрировали сохранение кубической структуры после полной релаксации исследованных структур. Также рассчитаны значения плотности и объема полностью релаксированных сверхструктур, указывающие на то, что при увеличении содержания Fe и одновременном уменьшении содержания Mn объем сверхструктур уменьшается, а их плотность, соответственно, увеличивается.