Computational first-principles and experimental characterization of Nb-X-Ti-based (X=Zr, Mo) and Fe-Cr-Ni-based high-entropy alloys (2024)
- Authors:
- Autor USP: MAZO, JOÃO HENRIQUE - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SMM
- DOI: 10.11606/D.18.2024.tde-28012025-145301
- Subjects: LIGAS METÁLICAS; ENTROPIA; METAIS
- Keywords: Ligas de alta entropia.; Modelo de máxima entropia.; Propriedades elásticas.; Teoria do funcional da densidade.
- Language: Inglês
- Abstract: Duas ligas de alta entropia refratárias (RHEAs) baseadas em Nb-X-Ti (X=Zr, Mo) e um aço inoxidável de alta entropia (HESS) baseado em Fe-Cr-Ni foram modelados e caracterizados computacionalmente por meio de cálculos de primeiros princípios da teoria do funcional da densidade, com foco na caracterização de suas propriedades elásticas. Novos dados experimentais foram adquiridos e, em conjunto com experimentos já reportados, foram utilizados para ampliar a discussão e verificar de forma profunda a qualidade da metodologia teórica desenvolvida e aplicada. Para cada liga, dez mil supercélulas foram geradas utilizando uma implementação própria em Python baseada no princípio da máxima entropia, de onde somente as dez supercélulas com maior volume livre foram amostradas para a produção de dados, que foram usados para calcular a média. As RHEAs foram as primeiras ligas a serem simuladas e foram utilizadas para validar a metodologia teórica, que então foi estendida para a HESS. Para as RHEAs, os valores estruturais obtidos para ambas as ligas correspondem bem aos valores experimentais e as simulações foram usadas como um meio de identificar a estrutura correta B2 da liga contendo Zr. Além disso, os valores e a tendência de mudança nas propriedades elásticas policristalinas, quando é feita a substituição de Zr por Mo, foram corretamente previstos pelas simulações. Para a HESS, as propriedades estruturais obtidas também estão em concordância com o experimento. Entretanto, aspropriedades elásticas exibiram um maior desvio, revelando a existência de possibilidades de melhoria no método de amostragem e que a correta representação dos spins na rede simulada precisam de maior atenção, já que podem afetar consideravelmente as propriedades elásticas de uma liga. A comparação dos valores médios do módulo de elasticidade E e da razão de Poisson γ, obtidos por meio de simulações e por meio dos experimentos, mostra que diferenças aceitáveis entre os valores foram obtidas para todos os sistemas, principalmente quando comparadas à precisão típica da teoria do funcional da densidade aplicada a metais de transição. O presente trabalho mostra que é possível caracterizar computacional ligas de alta entropia por diferentes métodos utilizando o modelo de máxima entropia e enfatiza a importância de calcular a média de diferentes supercélulas e desenvolver um método de amostragem para simular de forma efetiva materiais quimicamente desordenados, também trazendo à luz as grandes contribuições advindas da integração entre abordagens teóricas e experimentais para o estudo e caracterização de novas ligas de alta entropia
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2024
- Data da defesa: 05.12.2024
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo é de acesso aberto
- URL de acesso aberto
- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
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ABNT
MAZO, João Henrique. Computational first-principles and experimental characterization of Nb-X-Ti-based (X=Zr, Mo) and Fe-Cr-Ni-based high-entropy alloys. 2024. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2024. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-28012025-145301/. Acesso em: 02 jan. 2026. -
APA
Mazo, J. H. (2024). Computational first-principles and experimental characterization of Nb-X-Ti-based (X=Zr, Mo) and Fe-Cr-Ni-based high-entropy alloys (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-28012025-145301/ -
NLM
Mazo JH. Computational first-principles and experimental characterization of Nb-X-Ti-based (X=Zr, Mo) and Fe-Cr-Ni-based high-entropy alloys [Internet]. 2024 ;[citado 2026 jan. 02 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-28012025-145301/ -
Vancouver
Mazo JH. Computational first-principles and experimental characterization of Nb-X-Ti-based (X=Zr, Mo) and Fe-Cr-Ni-based high-entropy alloys [Internet]. 2024 ;[citado 2026 jan. 02 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-28012025-145301/
Informações sobre o DOI: 10.11606/D.18.2024.tde-28012025-145301 (Fonte: oaDOI API)
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