AlCrFeCuNi高熵合金力學性能的分子動力學模擬

李 健，郭曉璇，馬勝國，李志強，辛 浩

（1太原理工大學應用力學研究所，山西 太原 030024；2山西省結構沖擊與材料強度重點實驗室，山西 太原 030024）

高熵合金（High entropy alloy，HEA）于2004年首先由Yeh等[1]提出并命名，一般可以定義為由5種或5種以上元素組元按等原子比或近似等原子比合金化形成的新材料，每種元素占總原子數的5%～35%之間。隨著人們對高熵合金的不斷研究，其組成元素的數量由開始的5種及5種以上放寬到4種及以上金屬元素。高熵合金具有高強度[1]、高硬度[2]、耐腐蝕[3]和耐摩擦[4]等優異的力學、化學和熱學性能，在航空航天、船舶制造等工業材料上有較好的應用前景。傳統的合金會由于金屬種類的增加而導致其材料脆化[5]，但高熵合金和以往的傳統金屬不同，雖然是多種金屬元素的雜亂混合，卻在物理、化學、力學等方面具有傳統合金無法比擬的優異性能。

高熵合金在各方面的優異性能激發了廣大學者的研究興趣，從理論到實驗再到數值模擬的研究層出不窮。數值模擬計算是對傳統理論和實驗方法的有力補充，分子模擬技術在原子尺度揭示和預測材料的各項性能具有重要意義。Ko等[6]研究了碳含量對CoCrFeMnNi高熵合金微觀組織的影響，發現鑄態的CoCrFeMnNi和CoCrFeMnNiC0.1合金均具有樹枝狀微結構，晶粒尺寸隨著碳含量的增加而減小。Xie等[7]采用分子動力學（MD）模擬方法研究在硅基上的AlCoCrCuFeNi高熵合金薄膜的生長，研究了不同原子含量對生長的薄膜及其原子結構的影響，從模擬結果可以觀察到HEA的不同原子結構由原子數量、原子尺寸差異決定。……