[发明专利]高强韧高熵合金的设计方法

权利要求书

1.高强韧高熵合金的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）基于简单的面心立方结构的周期性和原子坐标，从ATAT软件中构建2×2×2 FCC高熵合金的准无序结构模型，通过置换合金元素，得到不同元素组合的四元合金模型；

（2）对于能够形成稳定的单相FCC固溶体的四元合金，改变其高熵合金模型的晶格常数，用VASP软件计算一系列晶格常数下对应的基态能量，用BM状态方程对不同晶格常数下模型的体积-能量关系进行拟合，得到高熵合金的平衡晶格常数a、平衡体积V、平衡能量以及体积模量B；

（3）对于平衡晶格常数下的高熵合金模型，在弹性范围内，通过在晶体不同方向施加拉应变和压应变，应变均在弹性范围内，得到应变-能量的关系，通过应变能公式拟合，计算晶体的弹性常数Cij；

（4）基于弹性常数，根据Viogt-Reuss平均法计算切变模量的上限G_v和下限G_r，对这两个值取平均值得到切变模量G，结合体积模量B，计算杨氏模量E，并根据公式v=E/2G-1，计算合金的泊松比v；

（5）根据体积模量B和切变模量G计算Pugh比，用于描述材料的塑性；根据Pugh比和切变模量G、平衡晶格常数a计算维氏硬度H_v和断裂韧性K_IC，最后根据固溶强化模型，输入平衡晶格常数a和弹性常数C_ij，计算合金的屈服强度；

（6）建立一系列高熵合金的屈服强度和塑性因子的关系，根据强度和塑性的倒置关系，以及韧性同时由强度、塑性决定的规律，对这一系列合金进行分类，筛选出具有高强度、高塑性、高韧性性质的高熵合金成分；

（7）根据提出的描述符P=G(1+v)/(1-v)，输入切变模量G和泊松比v，计算不同合金成分的P值，并建立与屈服强度、塑性的关系，并设计对应性质的高熵合金成分，P值越大，强度和韧性越强，塑性越差。

2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，步骤（1）中，采用Materials studio软件建立简单FCC-Al晶体，通过VESTA软件转化成POSCAR格式，提取原子坐标和周期性信息到ATAT软件，设置好要构建的合金的成分浓度和原子数，计算Pair关联函数，利用蒙特卡洛算法搜索符合条件的结构，根据结构的目标函数判断模型的合理性，最后得到高熵合金的可计算结构模型。

3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，步骤（1）中，根据Materials project数据库，基于简单的面心立方结构的周期性和原子坐标，从ATAT软件中构建2×2×2 FCC高熵合金的准无序结构模型，通过等比例置换合金元素，得到不同元素组合的四元合金模型，根据高熵合金经典描述符，包括热力学与结构性质，判断四元合金能否形成稳定的单相FCC固溶体；了解元素的晶体结构和基本性质，并根据高熵合金经典描述符，判断四元合金能否形成稳定的单相FCC固溶体。