高熵合金(High-entropy alloys,HEA),是由五种或五种以上等量或大约等量金属形成的合金。由于高熵合金可能具有许多优秀的物理化学性质,因此在材料科学领域受到广泛关注。一般的合金中,金属成分一般只有一到两种,例如铁基、镍基合金,它们一般以铁或镍为基础,再加入一些量的元素来提升其性能。以往的观念中,若合金中加的金属种类越多,会使其材质脆化,但高熵合金和以往的合金不同,有多种金属却不会脆化,是一种新的金属材料。
本章我们将介绍利用LAMMPS结合bash脚本来批量建立具有格点原子无序的FCC-CoCrCuFeNi高熵合金,并进行结构优化并统计能量,得出能量最小结构的过程。
我们的建模过程是先建立10x10x10的FCC-Fe的超胞,然后按比例替换铁原子,最后得到组份相等的高熵合金CoCrCuFeNi,由于高熵合金的格点原子构型是无序的,因此我们需要建立大量的模型,筛选出能量最小的一个。大量建模中需要注意以下几个方面:
(1)我们建模过程中按比例替换Fe原子时,需要给定随机数组,相同的随机数组出来的构型是一样的,因此我们每建立一个新的模型都会给一组和前面不同的随机数。
(2)我们建成千上万的模型不可能手动提交任务因此需要写循环完成。
解决以上问题,我们运用了LAMMPS程序中的shell脚本,并结合LAMMPS的循环命令成功完成。我们的LAMMPS脚本如下:
units metal
boundary p p p
atom_style atomic