ReaxFF模拟镍铬合金的热性能和力学性能(Computational Materials Science 2021)

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了解与温度相关的机械强度和物理性能,如弹性常数和热响应,对于金属合金的应用至关重要。虽然过渡金属的ReaxFF力场已经成功地应用于研究各种材料,但再现实验弹性常数C44存在困难。先前开发的过渡金属(包括fcc Ni和bcc Cr)的ReaxFF力场不包括三体相互作用参数集,这对三个相邻金属原子之间键的方向性而言是必需的。 在最近的一项研究中,在ReaxFF过渡金属描述中引入了三体相互作用,如Ni和Cr金属的Ni-Ni和Cr-Cr价角参数集,以及Ni/Cr合金的Ni-Cr、Cr-Ni-Cr、Ni-Ni-Cr和Ni-Cr-Ni角。结果表明,加入三体相互作用项可以使ReaxFF在预测过渡金属的机械和热性能方面达到更高的精度——ReaxFF可以成功地预测: (1)与温度有关的弹性常数、体积模量、杨氏模量,以及有限温度下的剪切模量和泊松比; (2)晶格热膨胀; (3)Ni和Cr过渡金属的熔化温度和接近熔化温度的材料性质。 结果表明,ReaxFF力场中的三体相互作用项大大改善了对过渡金属及其合金的机械和热性能的描述。新的ReaxFF力场更准确地描述了材料的高温性能,这对于所需合金的模拟和设计至关重要。 参考文献: Yun Kyung Shin, Yawei Gao, Dongwon Shin, Adri C.T. van Duin, Impact of three-body interactions in a ReaxFF force field for Ni and Cr transition metals and their alloys on the prediction of thermal and mechanical properties, Computational Materials Science (2021), 197, 110602.