Strain-stabilized Al-containing high-entropy sublattice nitrides

材料科学 亚稳态 氮化物 热力学 吸热过程 熵(时间箭头) 组态熵 从头算 应变能 衍射 分解 物理化学 纳米技术 化学 量子力学 吸附 有限元法 有机化学 物理 图层(电子)
作者
A. Kretschmer,David Holec,Kumar Yalamanchili,H. Rudigier,Marcus Hans,Jochen M. Schneider,P.H. Mayrhofer
出处
期刊:Acta Materialia [Elsevier BV]
卷期号:224: 117483-117483 被引量:31
标识
DOI:10.1016/j.actamat.2021.117483
摘要

The impact of configurational entropy, enthalpy, and strain energy on the phase stability of high-entropy materials has not yet been investigated quantitatively. We used ab-initio calculations to predict the driving force for decomposition of 126 equimolar Al-containing high-entropy sublattice nitrides (HESN), which are all metastable with respect to all corresponding equimolar lower-entropy nitride phases. The entropy stabilization of ≈−0.06 eV/at. at 1073 K is overruled by the 0.10-0.27 eV/at. enthalpy-governed driving force for decomposition. Stabilization is however predicted for 22 compositions due to the −0.01 to - 0.28 eV/at. strain energy contribution caused by large differences in equilibrium volume between the HESN and their decomposition products. The predicted stabilities are consistent with diffraction and tomography data of annealed nitride coatings. Hence, it is evident that only strain enables the stabilization of the here studied Al-containing HESN, while the entropic contribution is overruled by endothermic mixing.
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