[发明专利]基于原子在亚晶格占位行为的高熵合金力学性能计算方法

权利要求书

1.一种基于原子在亚晶格占位行为的高熵合金力学性能计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1:获取待计算合金体系的相结构；

步骤S2:根据得到的待计算合金体系相结构，构建亚晶格模型并确定各亚晶格原子数的比例；

步骤S3:根据亚晶格模型及原子比例，构建合金体系的端基化合物；

步骤S4:计算所有端基化合物的热力学数据、体积与能量的对应关系，并获取端基化合物的吉布斯自由能与温度的对应关系；

步骤S5:根据得到的吉布斯自由能与温度的对应关系，采用相图计算法的函数关系式进行拟合，得出函数关系式的各个参数，建立端基化合物的热力学数据库；

步骤S6:根据建立的热力学数据库，计算各原子在亚晶格的占位信息；

步骤S7:根据各原子在亚晶格的占位信息，计算出在各个亚晶格中每种原子的个数,并按相同亚晶格上原子随机分布的模式对原子分配位置，把随机分布的亚晶格合并为合金相晶格，产生体系最终的晶胞；

步骤S8:根据得到的体系最终的晶胞，计算热力学性质和力学性能。

2.根据权利要求1所述的基于原子在亚晶格占位行为的高熵合金力学性能计算方法，其特征在于，所述亚晶格模型包括

(1)FCC结构高熵合金采用Cu₃Au为原型的L1₂结构的双亚晶格模型：

其中Mi分别代表不同合金元素，表示元素Mi在L1₂结构的1a亚晶格上的占位分数，表示元素Mi在L1₂结构的3c亚晶格上的占位分数，其两个亚晶格的原子数比例为1:3；

(2)BCC结构高熵合金采用NiAl为原型B2结构的双亚晶格模型：

其中Mi分别代表不同合金元素，表示元素Mi在B2结构的1a亚晶格上的占位分数，表示元素Mi在B2结构的1b亚晶格上的占位分数，其两个亚晶格的原子数比例为1:1；

(3)HCP结构高熵合金采用Ni₃Sn为原型的D0₁₉结构的双亚晶格模型：

其中Mi分别代表不同合金元素，表示元素Mi在D0₁₉结构的2c亚晶格上的占位分数，表示元素Mi在D0₁₉结构的6h亚晶格上的占位分数，其两个亚晶格的原子数比例为2:6。

3.根据权利要求1所述的基于原子在亚晶格占位行为的高熵合金力学性能计算方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：

步骤S41:对各个端基化合物进行结构优化，直到达到精度，获得平衡体积；

步骤S42:对每个端基化合物在平衡体积附近选取10个体积，分别对10个体积进行静态计算获得各个体积所对应的能量；

步骤S43:用声子谱的密度泛函微扰法对10个体积进行计算，获得热力学数据；

步骤S44:采用准简谐近似法获得各个端基化合物的吉布斯自由能G与温度T数据的对应关系。

4.根据权利要求1所述的基于原子在亚晶格占位行为的高熵合金力学性能计算方法，其特征在于，所述建立端基化合物的热力学数据库具体为：根据相图计算法的G-T函数关系式

G(T)＝A+BTlnT+CT²+DT³+ET^-1+FT

拟合出端基化合物的G-T的函数关系式中的各个参数，用各个端基化合物的函数表达式扣减单质参考态值，把减完参考态的G-T表达式写入TDB格式的热力学数据库。

5.根据权利要求1所述的基于原子在亚晶格占位行为的高熵合金力学性能计算方法，其特征在于，所述步骤S8具体为:

步骤S81:根据得到的体系最终的晶胞，对其进行结构优化，获得复杂合金相的平衡晶体结构；

步骤S82:对平衡晶体结构改变不同体积，计算不同体积的总能，拟合三阶Birch-Murnaghan固体状态方程，计算高熵合金的体弹模量；

步骤S83:基于应变-应变能法，计算相关结构的弹性系数矩阵，预测高熵合金的力学性能等。