《表7 高熵合金Al FexTi CrZnCu(x=0、0.5、1、1.5、2、3)的基态总能量及生成热》

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《第一性原理计算Fe含量对高熵合金AlFe_xTiCrZnCu力学性能的影响》

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式中:Eform为高熵合金Al FexTi CrZnCu的生成热，Etotal为高熵合金Al FexTi CrZnCu的基态总能量，xele和Eele分别是金属元素单质的摩尔分数和平衡晶体结构下的单原子总能量。采用式（2）计算的高熵合金Al FexTi CrZnCu的基态总能量和生成热列于表7中，Al FexTi CrZnCu的基态总能量和生成热随Fe摩尔分数的变化如图4所示。由于金属材料的热力学稳定性由其吉布斯自由能决定，吉布斯自由能是金属材料的熵与生成热的总和。但是本工作所采用的第一性原理密度泛函理论是一种从头计算方法，计算设置是在0 K条件下进行的，没有考虑高熵合金熵的影响，因此在本工作的计算设置下得到的生成热就决定了高熵合金Al FexTi CrZnCu的热力学稳定性。从表7中的计算结果可以看出，高熵合金AlFexTi CrZnCu的基态总能量均为负值。而基态是指在正常状态下，原子处于最低能级时电子在离核最近的轨道上运动的定态，基态能量越小，说明系统的稳定性越高。高熵合金AlFexTi CrZnCu的基态总能量均为负值说明该高熵合金的体系较为稳定，体系内并未生成复杂的金属化合物，而是简单的立方结构。高熵合金Al FexTi CrZnCu的生成热在Fe摩尔分数为0时为正值，其余为负值，说明增加Fe的摩尔分数可以提高高熵合金Al FexTi CrZnCu的热力学稳定性。从图4可以看出，高熵合金Al FexTi CrZnCu的基态总能量和生成热都是随着Fe摩尔分数的增加而减小，说明高熵合金Al FexTi CrZnCu的基态总能量和生成热有直接的关系，随着Fe摩尔分数的增加，高熵合金Al FexTi CrZnCu的稳定性增加，热力学稳定性也有所提高。