Determinação das características estruturais e mecânicas da liga de alta entropia Hf-Nb-Ta-Zr

Autores

Palavras-chave:

Liga de alta entropia, Dinâmica molecular, Nanoindentação, Hf-Nb-Ta-Zr

Resumo

Neste artigo, os comportamentos estrutural e mecânico da liga equiatômica de alta entropia Hf-Nb-Ta-Zr foram estudados mediante simulações computacionais de dinâmica molecular. As simulações foram realizadas no código livre LAMMPS, em um sistema composto de 154.000 átomos que interagiram sob o potencial Embedded Atom Method (EAM). O estudo focou na estrutura cúbica de corpo centrado (CCC). Esta estrutura apresenta a maior estabilidade estrutural ou a menor energia potencial a 0 K. A liga foi submetida a ensaios de nanoindentação utilizando um penetrador virtual esférico de diâmetro de 40 Å. Ensaiou-se à temperatura de 10 K para eliminar as contribuições térmicas dos átomos, em três planos cristalográficos (001), (011) e (111), e identificar efeitos de anisotropia. A evolução estrutural da liga foi analisada mediante as funções de distribuição radial parcial (PRDF), funções de distribuição radial total (TRDF) e também por difração de raios-X. As curvas de carregamento-descarregamento mostraram que a nanoindentação na superfície correspondente ao plano (011) requer a maior força de indentação, de cerca de 142 nN, enquanto que o plano (111) conduz à maior deformação elástica antes do início da deformação plástica.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Referências

J. W. Yeh, S. Chen, S.J. Lin, T.S. Chin, e T.T Shun, “Nanostructured high entropy alloys with multiple principal elements: novel alloy design concepts and outcomes”, Advanced Engineering Materials, vol. 6, no. 5, pp. 299–303, 2004. Disponível em: https://doi.org/10.1002/adem.200300567

M.C. Gao, J.-W. Yeh, P.K. Liaw, e Y. Zhang, High-Entropy Alloys, 1st ed. Londres, Inglaterra: Butterworth-Heinemann, 2014. Disponível em: https://doi.org/10.1007/978-3-319-27013-5

B. Cantor, I.T.H. Chang, P. Knight, e A.J.B. Vincent, “Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys”, Materials Science and Engineering: A, vol. 375–377, no. 1, pp. 213–218, 2004. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.msea.2003.10.257

S. Maiti e W. Steurer. “Structural-disorder and its effect on mechanical properties in single-phase TaNbHfZr highentropy alloy”, Acta Materialia, vol. 106, no. 1, pp. 8797, 2016. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.01.018

C.S. Schimidt, C. S., J.C.G. Tedesco, L.V.P.C. Lima, I.N. Bastos, P. Gargarella, e L.C.R. Aliaga. “Efeito da taxa de resfriamento na liga Ni80Cu20 via dinâmica molecular”, Revista Matéria, vol. 24, no. 1, pp. 1–11, 2019. Disponível em: http://dx.doi.org/10.1590/s1517-707620190001.0614

A. Leach, Molecular Modelling: Principles and Applications, 2nd ed. Nova Jersey, EUA: Prentice Hall, 2001. ISBN: UOM:39015055733078.

E. Paquet, e L.V. Herna, “Molecular dynamics, Monte Carlo simulations, and Langevin dynamics: A computational review”, BioMed Research International, vol. 2015, no. 9, pp. 1–18, 2015. Disponível em: https://doi.org/10.1155/2015/183918

S. Plimpton, “Fast parallel algorithms for short-range molecular dynamics”, Journal of Computational Physics, vol. 117, no. 1, pp. 1–19, 1995. Disponível em: https://doi.org/10.1006/jcph.1995.1039

S. Mishra, S. Maiti, D. Sridhar, e B. Rai, “Realistic microstructure evolution of complex Ta-Nb-Hf-Zr high-entropy alloys by simulation techniques”, Scientific Reports, vol. 9, 2019. Disponível em: https://doi.org/10.1038/s41598-019-52170-0

A. Stukowski, “Visualization and analysis of atomistic simulation data with OVITO-the Open Visualization Tool”, Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering, vol. 18, no. 1, pp. 015012, 2009. Disponível em: http://dx.doi.org/10.1088/0965-0393/18/1/015012

H. Tsuzuki, P.S. Branicio, e J.P. Rino, “Structural characterization of deformed crystals by analysis of common atomic neighborhood”, Computer Physics Communications, vol. 177, no. 6, pp. 518–523, 2007. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.cpc.2007.05.018

A. Stukowski, e K. Albe, “Extracting dislocations and non-dislocation crystal defects from atomistic simulation data”, Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering, vol. 18, no. 8, pp. 1–13, 2010. Disponível em: https://doi.org/10.1088/0965-0393/18/8/085001

X. Huang, L. Liu, X. Duan, W. Liao, J. Huang, H. Sun, e C. Yu. “Atomistic simulation of chemical short-range order in HfNbTaZr high entropy alloy based on a newly-developed interatomic potential”, Materials & Design, vol. 202 no. 1, pp. 109560, 2021. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.109560

H.S. Oh, D. Ma, G.P. Leyson, B. Grabowski, E.S. Park, F. Kormann, e D. Raabe, “Lattice distortions in the FeCoNiCrMn high entropy alloy studied by theory and experiment”, Entropy, vol. 18, no. 9, pp. 1–18, 2016. Disponível em: https://doi.org/10.3390/e18090321

D. Farkas e A. Caro, “Model interatomic potentials and lattice strain in a high-entropy alloy”, Journal of Materials Research, vol. 33, no. 19, pp. 3218–3225, 2018. Disponível em: https://doi.org/10.1557/jmr.2018.245

J. Ding, Q. Yu, M. Asta, e R.O. Ritchie, “Tunable stacking fault energies by tailoring local chemical order in CrCoNi medium-entropy alloys”, Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 115, no. 36, pp. 8919–8924, 2018. Disponível em: https://doi.org/10.1073/pnas.1808660115

O.N. Senkov, S.V. Senkova, C. Woodward e D.B. Miracle, “Low-density, refractory multi-principal element alloys of the Cr–Nb–Ti–V–Zr system: Microstructure and phase analysis”, Acta Materialia, vol. 61, no. 5, pp. 1545–1557, 2013. Disponível em: http://dx.doi.org/10.1016/j.actamat.2012.11.032

L.C.R. Aliaga, C.S. Schimidt, L.V.P.C. Lima, P. Gargarella, I.N. Bastos e W.J. Botta, “Study of glass forming on Cu60.0Zr32.5Ti7.5 alloy by molecular dynamics simulation”, Materials Research, vol. 21, no. 2, pp. 20170555, 2017. Disponível em: https://doi.org/10.1590/1980-5373-mr-2017-0555

L.C.R. Aliaga, L.V.P.C. Lima, G.M.B. Domingues, I.N. Bastos, e G.A. Evangelakis, “Experimental and molecular dynamics simulation study on the glass formation of Cu–Zr–Al alloys”, Materials Research Express, vol. 6, no. 4, pp. 045202, 2019. Disponível em: https://doi.org/10.1088/2053-1591/aaf97e

Downloads

Publicado

2021-07-21 — Atualizado em 2021-07-21

Como Citar

Silva Andrade, J., Napoleão Bastos, I., & Aliaga, L. C. R. (2021). Determinação das características estruturais e mecânicas da liga de alta entropia Hf-Nb-Ta-Zr. VETOR - Revista De Ciências Exatas E Engenharias, 30(2), 22–32. Recuperado de https://periodicos.furg.br/vetor/article/view/13090

Edição

Seção

Artigos