【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料，尤其是涉及一种基于第一性原理调控马氏体相变的模拟方法。
技术介绍
1、钢铁具有优异的机械性能，是工程界最重要的材料之一。传统均质钢铁材料的强度和塑性通常呈现互斥关系，即高强度对应低塑性，反之亦然。为了获得良好的强度-塑性匹配，较为有效的策略是构筑非均质结构，比如双相结构、双峰结构和梯度结构等。淬火延性(qp)钢作为第三代先进高强钢受到广泛关注，展现出超过比较高的屈服强度和优异的断裂延伸率。通过组织分析发现，qp钢具有马氏体和奥氏体双相组织。
2、qp钢的制备过程需要发生马氏体相变，此外，组织中的残余奥氏体在加热或者受到应力加载时也容易发生马氏体相变。因此，马氏体相变对qp钢的制备以及性能表现非常重要。然而，由于马氏体相变速度非常快，很难采用实验手段研究马氏体相变机制以及探究溶质元素对马氏体相变行为的影响。第一性原理是研究相变非常有效的工具，利用该工具可以计算马氏体相变的热力学驱动力和动力学能垒，也可以研究溶质元素对这两个参数的影响。但遗憾的是，目前利用第一性原理研究马氏体相变的方法存在诸多缺陷，很难准确描述相变路径以及体积变化。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于第一性原理调控马氏体相变的模拟方法，基于第一性原理计算研究马氏体相变的模拟方法，以解决马氏体相变机制揭示困难的问题，并为合金化调控马氏体相变提供指导。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：基于第一性原理调控
3、步骤一、建立金属fcc结构初始晶胞模型；
4、步骤二、确定在金属fcc结构初始晶胞模型中添加的溶质位置和浓度；
5、步骤三、利用vasp软件优化金属fcc结构初始晶胞模型在结构弛豫时原子的移动过程；
6、步骤四、确定金属fcc结构初始晶胞模型的变形方向和相变路径，构建不同的马氏体结构相变程度参数c/a，得到对应的晶胞结构：其中，c和a是马氏体相的两条边；
7、步骤五、确定马氏体相变模拟相关参数并采用相同的模拟条件，对步骤四中不同的晶胞结构进行模拟；
8、步骤六、分析模拟过程中晶胞结构的能量、形状以及体积变化，总结马氏体相变调控策略。
9、上述的基于第一性原理调控马氏体相变的模拟方法，其特征在于：步骤一中，设定金属fcc晶胞模型中的晶胞的三个边的长度分别为lx、ly和lz，且lz＝nlx＝nly；其中，n为原始晶胞中z轴与x轴长度的比值。
10、上述的基于第一性原理调控马氏体相变的模拟方法，其特征在于：步骤二中，添加置换溶质原子时，在选定区域内添加指定浓度的溶质；添加间隙溶质原子，需要根据晶胞本身的晶格类型确定间隙位置，再根据目标溶质浓度添加溶质。
11、上述的基于第一性原理调控马氏体相变的模拟方法，其特征在于：步骤三中，在优化fcc结构初始晶胞模型时，原子沿xy平面移动。
12、上述的基于第一性原理调控马氏体相变的模拟方法，其特征在于：步骤四中，构建不同的马氏体结构相变程度参数的过程如下：
13、步骤401、根据体积守恒得到其中，v为体积；n为原始晶胞中z轴与x轴长度的比值；
14、步骤402、根据公式lz＝nlx＝nly、以及步骤401中的公式，在区间[0.9,1.6]等间距取10-20个值，并将取值赋予c/a，得到不同的c/a对应的lx、ly和lz值；
15、步骤403、根据计算得到lx、ly和lz值构建不同c/a对应的poscar文件。
16、上述的基于第一性原理调控马氏体相变的模拟方法，其特征在于：步骤五中，对不同的晶胞结构模拟后，需要对马氏体结构相变程度参数c/a进行优化，即其中，lx(contcar)和lz(contcar)是结构优化完成后的x轴和z轴的长度。
17、本专利技术的有益效果是基于第一性原理计算研究马氏体相变的模拟方法，以解决马氏体相变机制揭示困难的问题，并为合金化调控马氏体相变提供指导。
18、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.基于第一性原理调控马氏体相变的模拟方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于第一性原理调控马氏体相变的模拟方法，其特征在于：步骤一中，设定金属FCC晶胞模型中的晶胞的三个边的长度分别为Lx、Ly和Lz，且Lz＝nLx＝nLy；其中，n为原始晶胞中Z轴与X轴长度的比值。
3.根据权利要求1所述的基于第一性原理调控马氏体相变的模拟方法，其特征在于：步骤二中，添加置换溶质原子时，在选定区域内添加指定浓度的溶质；添加间隙溶质原子，需要根据晶胞本身的晶格类型确定间隙位置，再根据目标溶质浓度添加溶质。
4.根据权利要求1所述的基于第一性原理调控马氏体相变的模拟方法，其特征在于：步骤三中，在优化FCC结构初始晶胞模型时，原子沿XY平面移动。
5.根据权利要求1所述的基于第一性原理调控马氏体相变的模拟方法，其特征在于：步骤四中，构建不同的马氏体结构相变程度参数的过程如下：
6.根据权利要求1所述的基于第一性原理调控马氏体相变的模拟方法，其特征在于：步骤五中，对不同的晶胞结构模拟后，需要对马氏体结构相变程度参
...【技术特征摘要】
1.基于第一性原理调控马氏体相变的模拟方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于第一性原理调控马氏体相变的模拟方法，其特征在于：步骤一中，设定金属fcc晶胞模型中的晶胞的三个边的长度分别为lx、ly和lz，且lz＝nlx＝nly；其中，n为原始晶胞中z轴与x轴长度的比值。
3.根据权利要求1所述的基于第一性原理调控马氏体相变的模拟方法，其特征在于：步骤二中，添加置换溶质原子时，在选定区域内添加指定浓度的溶质；添加间隙溶质原子，需要根据晶胞本身的晶格类型确定间隙位置，再根据目标溶质浓度添加溶质。
【专利技术属性】
技术研发人员：彭浩然，霍望图，张霜，张伟，常国，李亮，唐岩，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：
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