Grain refinement induced by grain boundary segregation in FeNiCrCoCu high-entropy alloys using molecular dynamics simulation of nanoindentation

纳米压痕 材料科学 位错 成核 高熵合金 晶界 分子动力学 可塑性 变形(气象学) 复合材料 结晶学 微观结构 热力学 计算化学 化学 物理
作者
Yinuo Wang,Yuming Qi,Tengwu He,Miaolin Feng
出处
期刊:Materials Chemistry and Physics [Elsevier]
卷期号:310: 128489-128489 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.matchemphys.2023.128489
摘要

Atomistic simulation of nanoindentation is performed to investigate the effect of Cu segregation at grain boundaries (GBs) on the mechanical properties of FeNiCrCoCu high-entropy alloys. Initially, a combined Monte Carlo and Molecular dynamics simulation technique is adopted to generate the models with Cu segregation, and further the cases of random Cu distribution are considered for the purpose of comparision. The dislocation density, shear strain and GB behavior in the process of nanoindentation are analyzed in detail. The results reveal that the Cu segregation at GBs leads to superiority in hardness, strength, and stiffness. Dislocation analysis shows that the sessile dislocation density is higher at the initial state for the segregation sample, while dislocation nucleation and movements are suppressed so that dislocation-mediated plasticity is weakened. Furthermore, microrotation analysis during the nanoindentation process indicates that segregation of Cu pins the GBs, thereby inhibiting GB rotation and consequently weakening GB-mediated plastic deformation. In this case, grain refinement is observed, and in good agreement with experiment results. Overall, this study provides insights into the influence of GB segregation of Cu on the mechanical properties and deformation response of FeNiCrCoCu HEAs, and highlights the importance of GB composition for tailoring high-strength materials.
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