[发明专利]一种具有化学短程序特征的无序固溶材料建模方法

说明书

本发明涉及一种无序固溶材料建模方法，该方法引入描述结构短程序状况的目标函数，所述目标函数基于化学短程序参数构建，避免了现有技术中特殊准随机结构方法的复杂性，能够生成满足多个化学短程序参数限制条件的无序固溶材料结构。

技术领域

本发明涉及无序固溶材料建模，尤其涉及有化学短程序特征的无序固溶材料建模方法。

背景技术

高性能合金材料是高端制造业强国战略的物质基础，也是高新技术发展的先导。随着材料使役条件愈发苛刻，对材料性能的要求也越来越高。高性能合金材料通常是添加多个元素共同合金化来实现。为降低合金化元素添加的盲目性和复杂性，合金成分设计对于研发高性能复杂合金材料至关重要，是实现新材料研发由经验指导实验的传统模式向理论预测、实验验证的新模式转变的关键环节。

对于以固溶材料结构为基体的实用工程合金而言，其典型的局域结构特征就是溶质原子分布存在化学短程序。溶质元素尽管占据溶剂基体的晶格点阵位置，但从化学成分角度还不能确定溶质原子具体的占位，即存在化学长程无序；但由于溶质原子与基体存在不同程度的交互作用，因而存在偏离平均结构的化学短程有序分布.精密衍射实验证实，不同成分会产生不同的局域化学短程序，影响固溶材料合金的性能。

在合金等无序固溶材料中，存在上述化学短程序。对于含有化学短程序的结构，目前常用的建模方案是使用特殊准随机结构方法，并引入Cowley化学短程序参数。然而现有的建模方式存在以下缺点：一是方法不直观，无法直接获得结构的化学短程序；二是无法处理有多种类型的化学短程序参数的结构。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种含有化学短程序特征的无序固溶材料建模方法，其特征在于：该方法引入描述结构化学短程序状况的目标函数，所述目标函数基于化学短程序参数构建，所述化学短程序参数基于：在无序固溶材料建模构型中，距离第一元素原子满足一预设的位置关系处的第二元素原子的比例，以及第二元素原子在整个构型中的比例而构建。

进一步的，所述化学短程序参数为α_j(e_p,e_q)，满足式(1)或式(2)：

其中，P_j(e_p,e_q)是对于所有元素符号为e_p的原子的第j近邻原子中，元素符号为e_q的原子的比例，c_q为整个构型中e_q元素原子的比例；

其中，P′_j(e_p，e_q)是对于所有元素符号为e_p的原子，从第1近邻到第j近邻的所有原子中，元素符号为e_q的原子的比例，c_q为整个构型中e_q元素原子的比例。

进一步的，基于所述化学短程序参数与限制条件的差距：构建所述目标函数；

其中，表示在构型σ中的所述化学短程序参数α_j(e_p,e_q)；

其中，和分别为预设的所述化学短程序参数α_j(e_p,e_q)的最小值和最大值。

进一步的，所述目标函数为：

或者，

在上述式(3)、(4)中，表示构型σ中的所述化学短程序参数α_j(e_p,e_q)，w_j,p,q为可选的权重因子。