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Nano-tribological behavior of CuCoCrFeNi high-entropy alloys at cryogenic temperature: A molecular dynamics study

材料科学 微晶 粒度 摩擦学 晶界 冯·米塞斯屈服准则 弹性模量 分子动力学 复合材料 凝聚态物理 冶金 热力学 微观结构 化学 计算化学 物理 有限元法
作者
Gang Lei,Yun Zhang,Haitao Gao,Xiaohui Cui,Hailiang Yu
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:133 (15) 被引量:5
标识
DOI:10.1063/5.0142135
摘要

High-entropy alloys exhibit great potential for cryogenic applications. This study investigates the nano-scratching behavior of CuCoCrFeNi high-entropy alloy at a cryogenic temperature (77 K) using molecular dynamics. Results show that compared with the single-grain model, the average friction coefficient (AFC) increases for all three polycrystalline models with different grain sizes d, but the anti-wear property can be improved by 28.5%, when grain size d = 10.7 nm. The smaller friction on the scratching surface of the single-grain model (AFC is 15.5% less than that of the model with d = 8.2 nm), which makes the overall temperature rise lower compared to that of the polycrystalline models. However, due to the stress concentration released when a complete stacking fault tetrahedron is produced, the single-grain model cannot significantly harden the surface and subsurface to a greater degree. In the polycrystalline models, dislocations are blocked at grain boundaries (GBs). However, the introduction of GBs changes the von Mises stress distribution. Finally, an attempt was made to reveal the role of yield pressure H3/E2 (H—hardness, E—elastic modulus) in friction-reducing and anti-wear properties.
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