一种预测掺杂FeCoNiCr高熵合金强度的方法

本技术涉及数据处理方法领域，主要涉及一种预测掺杂feconicr高熵合金强度的方法。

背景技术：

1、寻找高强度、高硬度以及足够延展性和断裂韧性的材料是结构金属材料研究的目标与重点，而合金化是材料科学领域提高合金强度、硬度和韧性常用的手段。合金化提高材料的强度其原因可归结于溶质原子和位错的交互作用，阻碍了位错的运动，提升了材料抗变形的能力，这种机理被称为固溶强化。固溶强化受溶质浓度、位错类型微观性能如溶质/位错相互作用能和原子级应力场等多种因素影响。

2、从材料本征特性角度理解固溶强化效应的机理，可快速准确地预测材料的屈服强度、临界剪切应力和硬度等力学特性，设计高性能合金材料。但是合金的组成元素复杂、巨大的搜索空间组成了几乎无限数量的合金，由于缺乏定量的混合规则。缺乏跨越溶质浓度（稀合金和浓缩合金等）、合金类型（中熵合金和高熵合金等）和晶格结构（面心立方和体心立方等）统一的模型，使高熵合金设计成为一项经验试错的工作。

技术实现思路

1、为解决不能快速预测高熵合金屈服强度并设计高性能高熵合金的问题，本技术提供了一种预测掺杂feconicr高熵合金强度的方法，包括：

2、根据feconicr合金中的元素种类和浓度，计算包含元素种类和浓度的描述符 ψ1，结合feconicr合金的屈服强度 σ1数据，得到实验测得屈服强度 σe1与描述符 ψ1的线性关系，所述屈服强度 σ1数据包括feconicr合金的计算屈服强度 σc1和实验测得屈服强度 σe1；

3、根据所述实验测得屈服强度 σe1与描述符 ψ1的线性关系，选择待掺杂feconicr合金，并记录所述待掺杂feconicr合金的元素种类和浓度；

4、将所述待掺杂feconicr合金中加入不同浓度的同一种杂质元素后得到掺杂feconicr合金，记录所述掺杂feconicr合金的屈服强度 σ2数据，并计算包含所述掺杂feconicr合金的元素种类和浓度的描述符 ψ2，得到实验测得屈服强度 σe2与描述符 ψ2的线性关系，所述屈服强度 σ2数据包括所述掺杂feconicr合金的计算屈服强度 σc2和实验测得屈服强度 σe2；

5、基于所述实验测得屈服强度 σe2与描述符 ψ2的线性关系，根据描述符 ψ2的范围选择目标掺杂feconicr合金，并测量所述目标掺杂feconicr合金的实验测得屈服强度 σe2。

6、构建基于包含价电子数、电负性和合金化学剂量比的描述符，利用少量实验测量和理论计算数据结合描述符规则和跨相结构的通用规则设计合金，实现跨越溶质浓度（稀合金和浓缩合金）、合金类型（中熵合金和高熵合金）和晶格结构（面心立方和体心立方）的适用于高熵合金的强度预测，解决了快速预测高熵合金屈服强度并设计高性能高熵合金的问题。

7、可选的，所述预测掺杂feconicr高熵合金强度的方法，还包括：

8、选取co、cr、fe和ni四种金属元素组成feconicr合金，分别改变四种元素的浓度，结合维加德定律确定晶格常数，利用蒙特卡洛特殊准随机结构的概念构建不同浓度的feconicr结构，实现化学无序；

9、利用密度泛函理论或分子动力学方法，计算不同元素浓度的feconicr合金的结构，分析可能存在的相结构，并确定常见缺陷及缺陷形成能，计算其弹性常数；

10、根据feconicr合金的相结构，分别结合varvenne-curtin或peierls-nabarro模型计算所述feconicr合金的计算屈服强度 σc1，所述常见缺陷包括点缺陷和位错。

11、可选的，所述预测掺杂feconicr高熵合金强度的方法，还包括：

12、选择上述计算过所述计算屈服强度 σc1的feconicr合金制备feconicr合金试样，并在室温下进行所述feconicr合金试样的拉伸试验，得到实验测得屈服强度 σe1，如果所述实验测得屈服强度 σe1与所述计算屈服强度 σc1的差值的绝对值大于或等于所述计算屈服强度 σc1的20%，则重新制备所述feconicr合金试样测量实验测得屈服强度 σe1，或者重新计算所述计算屈服强度 σc1。

13、可选的，包含所述待掺杂feconicr合金元素种类和浓度的描述符 ψ1大于30且小于40。

14、可选的，所述预测掺杂feconicr高熵合金强度的方法，还包括：

15、测量待掺杂feconicr合金的所述实验测得屈服强度 σe1，并与所述计算屈服强度 σc1对比，验证所述实验测得屈服强度 σe1。

16、可选的，所述预测掺杂feconicr高熵合金强度的方法，还包括：

17、利用蒙特卡洛特殊准随机结构的概念构建所述掺杂feconicr合金实现化学无序，所述杂质元素浓度跨度大于5%；

18、利用密度泛函理论或分子动力学方法计算杂质元素在待掺杂feconicr合金中的分布，分析加入杂质元素后母体材料的相结构转变，观测加入后的杂质元素对母体材料造成的晶格扭曲和变形，计算位错应力场及杂质与位错的相互作用，并计算其晶格常数和弹性常数；

19、根据掺杂feconicr合金的相结构，分别结合varvenne-curtin或peierls-nabarro模型计算掺杂feconicr合金的计算屈服强度 σc2。

20、可选的，所述预测掺杂feconicr高熵合金强度的方法，还包括：

21、选择上述计算过所述计算屈服强度 σc2的掺杂feconicr合金制备掺杂feconicr合金试样，用同种尺寸、不同浓度杂质元素的所述掺杂feconicr合金试样在室温下进行拉伸试验，得到掺杂feconicr合金的实验测得屈服强度 σe2，如果所述实验测得屈服强度 σe2与所述计算屈服强度 σc2的差值的绝对值大于或等于所述计算屈服强度 σc2的20%，则重新制备所述掺杂feconicr合金试样测量实验测得屈服强度 σe2，或者重新计算所述计算屈服强度 σc2。

22、可选的，所述根据描述符 ψ2的范围选择目标掺杂feconicr合金，包括：

23、如果所述实验测得屈服强度 σe2与描述符 ψ2的线性关系的直线斜率为正，则选取较大描述符 ψ2值对应的合金为目标掺杂feconicr合金；

24、如果所述实验测得屈服强度 σe2与描述符 ψ2的线性关系的直线斜率为负，则选取较小描述符 ψ2值对应的合金为目标掺杂feconicr合金；

25、如果所述实验测得屈服强度 σe2与描述符 ψ2的线性关系为折线，则选取极值处描述符 ψ2值对应的合金为目标掺杂feconicr合金。

26、可选的，所述预测掺杂feconicr高熵合金强度的方法，还包括：

27、所述目标掺杂feconicr合金中加入不同浓度的杂质元素后得到多杂质掺杂feconicr合金，记录所述多杂质掺杂feconicr合金的屈服强度 σ3数据，并计算包含所述多杂质掺杂feconicr合金的元素种类和浓度的描述符 ψ3，得到实验测得屈服强度 σe3与描述符 ψ3的线性关系，所述屈服强度 σ3数据包括所述多杂质掺杂feconicr合金的计算屈服强度 σc3和实验测得屈服强度 σe3。

28、可选的，所述预测掺杂feconicr高熵合金强度的方法，还包括：

29、基于所述实验测得屈服强度 σe3与描述符 ψ3的线性关系，根据描述符 ψ3的范围选择目标多杂质掺杂feconicr合金。

30、本技术提供一种预测掺杂feconicr高熵合金强度的方法，包括根据feconicr合金中的元素种类和浓度，计算包含元素种类和浓度的描述符 ψ1，结合实验测量的feconicr合金屈服强度 σ1数据，得到实验测得屈服强度 σe1与描述符 ψ1的线性关系；根据所述线性关系，选择符合要求的待掺杂feconicr合金，将所述待掺杂feconicr合金中加入不同浓度的同一种杂质元素后重复上述步骤，得到实验测得屈服强度 σe2与描述符 ψ2的线性关系；基于所述线性关系，根据描述符 ψ2的范围选择符合屈服强度要求的目标掺杂feconicr合金。本技术中的方法，通过建立实验测得屈服强度 σ与本征描述符 ψ的线性关系预测高熵合金强度，解决了不能快速预测高熵合金屈服强度并设计高性能高熵合金的问题。