Complex strengthening mechanisms in the NbMoTaW multi-principal element alloy

材料科学 合金 微晶 各向异性 晶界 韧性 剪切(地质) 断裂韧性 GSM演进的增强数据速率 复合材料 冶金 微观结构 电信 量子力学 物理 计算机科学
作者
Xiangguo Li,Chi Chen,Hui Zheng,Yunxing Zuo,Shyue Ping Ong
出处
期刊:npj computational materials [Nature Portfolio]
卷期号:6 (1) 被引量:243
标识
DOI:10.1038/s41524-020-0339-0
摘要

Abstract Refractory multi-principal element alloys (MPEAs) have exceptional mechanical properties, including high strength-to-weight ratio and fracture toughness, at high temperatures. Here we elucidate the complex interplay between segregation, short-range order, and strengthening in the NbMoTaW MPEA through atomistic simulations with a highly accurate machine learning interatomic potential. In the single crystal MPEA, we find greatly reduced anisotropy in the critically resolved shear stress between screw and edge dislocations compared to the elemental metals. In the polycrystalline MPEA, we demonstrate that thermodynamically driven Nb segregation to the grain boundaries (GBs) and W enrichment within the grains intensifies the observed short-range order (SRO). The increased GB stability due to Nb enrichment reduces the von Mises strain, resulting in higher strength than a random solid solution MPEA. These results highlight the need to simultaneously tune GB composition and bulk SRO to tailor the mechanical properties of MPEAs.
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