[发明专利]一种含间隙原子的无序固溶材料原子结构建模方法

权利要求书

1.一种含间隙原子的无序固溶材料原子结构的建模方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤S1：建立一个只包含基体原子的无序固溶材料原子结构模型，建模方法选择SQS方法或者SAE方法；

步骤S2：确定晶体结构中的间隙位坐标及Wyckoff位置；

对于常见晶体结构，其四面体间隙位和八面体间隙位这两种类型的间隙位Wyckoff位置是已知且唯一的；

对于任意晶体结构，其中的四面体间隙和八面体间隙的Wyckoff位置需要经过计算来获得，具体步骤如下：

步骤S2.1：获得不含间隙的单胞的所有格点坐标；

步骤S2.2：获得距离表；

步骤S2.3：获得邻居表；

步骤S2.4：获得四面体和八面体；

步骤S2.5：获得四面体间隙位和八面体间隙位的候选坐标；

步骤S2.6：核算四面体间隙位和八面体间隙位的候选坐标的合理性；

步骤S2.7：获得得间隙位的Wyckoff位置类型以及坐标；

步骤S3：对间隙位进行分类；根据步骤S2中获得的将间隙位的Wyckoff位置类型以及坐标，在步骤S3中将属于同一个Wyckoff位置的间隙位视为等价的间隙位,实现对间隙位的分类；

步骤S4：将间隙原子添加到基体原子结构模型中，完成含间隙的原子结构建模。

2.根据权利要求1所述的一种含间隙原子的无序固溶材料原子结构的建模方法，其特征在于：在所述步骤S1中，使用SQS方法或者SAE方法中目标函数f来评价每个结构的无序度，通过对结构的调整实现对目标函数f的优化，获得无序度最高的结构，完成对只包含基体原子的无序固溶材料原子结构的建模；所述步骤S4中，使用SQS方法或者SAE方法中目标函数f来评价每个结构的无序度，通过对结构的调整实现对目标函数f的优化，获得无序度最高的结构，完成含间隙原子的无序固溶材料原子结构的建模。

3.根据权利要求1所述的一种含间隙原子的无序固溶材料原子结构的建模方法，其特征在于：根据步骤S2和步骤S3中的间隙位坐标及Wyckoff位置以及间隙位的分类，在步骤S4中，在原有的基体原子Wyckoff位置基础上，为每一类型的间隙位增加一组参数，包括需要添加的间隙位的Wyckoff位置符号、间隙位的Wyckoff坐标、间隙元素符号列表、间隙元素的比例列表，从而把间隙原子添加到基体原子中，在建模过程中，基体原子的位置保持不变，只调整间隙原子在所有间隙位中的占位，完成含间隙原子的无序固溶材料原子结构的建模。

4.根据权利要求2所述的一种含间隙原子的无序固溶材料原子结构的建模方法，其特征在于：对于低固溶合金，将最大熵优化方法引入，形成的目标函数形式如下：

其中，M表示选中的合金元素符号，V_M,i表示M元素的第i个原子的自由空间的体积，w表示给最大熵优化方法在目标函数中设置的权重，新的目标函数f’取代步骤S1以及步骤S4中使用的目标函数f，并对新的目标函数进行优化，目标函数越小则结构的无序度越高，选择无序度最高的结构作为最终使用的低固溶合金的含间隙原子无序固溶材料原子结构模型。

5.根据权利要求1-2任一所述的一种含间隙原子的无序固溶材料原子结构的建模方法，其特征在于：当合金元素与间隙原子之间存在化学短程序时，所述步骤S3中的具体步骤如下：

步骤S3.1：根据间隙位的原子环境，对间隙位进行分类，根据间隙位的分类和间隙位的总数计算每一种间隙位的数目；

步骤S3.2：根据化学短程序参数计算间隙原子周围基体原子的分布情况；

步骤S3.3：根据间隙位的分类以及间隙原子周围基体原子的分布情况，计算间隙原子所占据的不同种类间隙位的数目。

6.根据权利要求5所述的一种含间隙原子的无序固溶材料原子结构的建模方法，其特征在于：所述步骤S3.3中，根据所述步骤S3.1和步骤S3.2的结果构建方程组，并设置边界条件，如果方程组有满足边界条件的解，则进行下一步骤S4；如果方程组没有满足边界条件的解，则重新回到步骤S1建立候选的只包含基体原子的无序固溶材料原子模型。

7.根据权利要求6所述的一种含间隙原子的无序固溶材料原子结构的建模方法，其特征在于：多次重复步骤S4的操作，建立多个候选模型，利用SQS方法或者SAE方法中的目标函数f对模型无序度进行计算，选择无序度最高的结构作为最终使用的存在化学短程序的含间隙原子无序固溶材料原子结构模型。