【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及金屬材料計算與模擬，特別是一種基于原子擇優占位特征的高熵合金結構文件構建方法。
技術介紹
1、高熵合金新概念首次由臺灣學者葉均蔚在2004年提出，采用多主元的成分設計策略，并傾向于形成簡單的固溶體結構的合金，突破了傳統上以單主元或雙主元的合金成分設計理念。近年來的研究顯示，高熵合金在多方面展示了其卓越的性能，例如，alcocrfeni顯示出高強度，al0.5cocrcufeni具有良好的抗疲勞性能，tizrnbmovx展示出高抗斷裂性，hfnbtizr具有優異的熱穩定性。此外，高熵合金如co34cr20fe34mn6ni6表現出高延展性，cocrfeni具有出色的抗輻射性能。這些合金在眾多領域如冶金、催化劑、磁性材料和核材料領域具有潛在應用價值。高熵合金(hea)作為一種新興材料，雖然因其獨特性能而備受關注，但其理論研究尚不充分，廣為熟悉的高熵合金四大效應，即熱力學的高熵效應、動力學的遲滯擴散效應、結構的晶格畸變效應、性能的雞尾酒效應，亦經常受到質疑，表明當前高熵合金的合金化理論與結構性能關系研究的不足。當前，利用材料基因工程的理念，尤其是通過高通量計算和實驗，結合機器學習的ai材料設計方法，已成為研究高熵合金的重要手段。這些方法可以有效處理由于合金組分復雜性所帶來的挑戰，如多種原子種類的存在及其在fcc、bcc和hcp晶體結構中的不同行為。在傳統模型中，如隨機固溶體模型(sqs)和固溶體模型(cpa-emto)，只能描述實際并不存在的假想隨機混合結構，這些模型一定程度上忽視了原子種類間的差異、合金相結構的差異，以
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種基于原子擇優占位特征的高熵合金結構文件構建方法，通過完全自動化的數據讀取、處理和保存流程，顯著提高了生成效率，并減少了人工干預可能引入的錯誤，提高構建效率，并降低技術門檻。
2、為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種基于原子擇優占位特征的高熵合金結構文件構建方法,調用腳本如下：
3、腳本1名稱為script1-批量創建項目文件夾和宏命令文件***.tcm；
4、根據端基熱力學數據庫，按等摩爾組元個數和元素名稱首字母順序，批量創建文件夾，并配置每個文件夾下的熱力學和相平衡計算的一鍵式宏命令文件***.tcm中的元素和成分設置；
5、腳本2名稱為script2-autohotkey自動調用thermo-calc，并執行熱力學和相平衡計算的一鍵式宏命令文件***.tcm；
6、在windows系統中自動調用thermo-calc熱力學和相平衡軟件，執行腳本1添加的宏命令文件***.tcm，自動進行熱力學計算和相平衡數據生成，包括隨溫度變化的熱力學數據和占位分數數據；
7、腳本3名稱為script3-批量化整理占位信息并繪制圖像；
8、根據腳本2得到的在各類多主元文件夾其中部分具有占位分數文件ysite-t.exp，提取在計算設定溫度范圍內隨溫度變化而變化的占位分數，進行格式化數據處理和圖像化表征；
9、腳本4名稱為script4-基于占位批量化構建高熵合金1a、3c亞晶格原子分布的結構文件poscar_si和高熵合金結構文件poscar；
10、根據腳本3中獲取的格式化數據處理后的占位分數，以及根據計算資源設定的擴胞大小，構建基于原子擇優占位特征的1a、3c亞晶格原子分布的結構文件poscar_si，進一步嵌套合成高熵合金的格式化的結構文件poscar；
11、包括以下步驟：
12、步驟s1，批量創建文件夾并在相應文件夾下添加一鍵式宏命令文件***.tcm；調用腳本1，基于已建立，并拷入文件夾中的n主元高熵合金端基化合物的格式化的gibbsenergy熱力學數據庫文件
13、heas_endmember_g-t.tdb,按等摩爾3主元到等摩爾n主元的元素組合，和元素名稱首字母順序，批量創建文件夾并在相應文件夾下添加一鍵式宏命令文件***.tcm；進一步調用腳本2，在windows中自動化調用thermo-calc熱力學和相平衡計算軟件包，并執行一鍵式宏命令文件***.tcm，自動生成對應熱力學數據，以及包含占位分數的ysite-t.exp文件；
14、步驟s2，批量占位分數并圖像化表征；使用腳本3批量提取每個體系的占位分數數據，并去除thermo-calc計算時，按溫度分段輸出時涉及到的重復值后，按溫度t從小到大排列，并在對應的文件夾下生成ysite-t_output.xlsx，并根據ysite-t_output.xlsx中數據繪制對應的ysite-t.png圖像；
15、步驟s3，計算和確定各種原子在各類亞晶格上的分布數據；選定某一被關注的平衡熱處理溫度，提取相應的占位分數，并根據結構文件的應用預期和合金原型結構模型，確立可接受的擴胞后總原子數；步驟s3基于python編程語言，實現對應體系的各類原子在各類亞晶格上的數目確立；
16、步驟s4，對亞晶格位置添加選擇性動力學標記；根據已經確定的超晶胞大小方案，獲得1a和3c亞晶格的位置坐標文件1a.vasp和3c.vasp，并在亞晶格位置文件后，進一步在原子坐標末尾填入t?t?t標記，并對坐標為000的原點t?t?t修改為f?f?f；另外，分別在x軸，y軸和z軸上選取一個原子，相應地將坐標后面的t?t?t標記為f?t?t,t?f?t及t?t?f.為后續采用第一性原理計算方法對晶體結構弛豫時，進行選擇性動力學selective?dynamics操控；
17、步驟s5，對超晶胞中各類亞晶格上的原子位置分別進行洗牌式隨機排列，產生亞晶格位置隨機排列模版文件；根據已經確定的超晶胞大小方案使用python的shuffle_and_save()函數對文件內容進行隨機隨機分布并保存，以保證數據的隨機性和處理的可重復性；即將各類亞晶格上所有的原子位置坐標分別進行洗牌式隨機分布，產生亞晶格位置隨機排列模版文件poscar_si；
18、步驟s6，分配原子位置坐標；根據步驟s3、步驟s4和步驟s5的結果，對各種類型的原子在種類型的亞晶格上的位置坐進行分配，獲得各類亞晶格上不同原子的坐標分配結構文件poscar_si_hea；
19、步驟s7歸類整理和合并同類原子坐標和原子數并高熵合金的結構文件poscar；基于各類亞晶格上不同原子的坐標分配結構文件poscar_si，按元素符號首字母順序，歸類整理和合并同類原子坐標和原子數，形成高熵合金的結構文件poscar；其中，初基矢量采用對原型結構文件進行超晶胞生成后的超胞初基矢量。
20、在一較佳的實施例中，步驟s1中，自動化腳本2包括以下內部操作步驟：
21、步驟s11，初始化設置；使用#noenv禁用默認環境設置，優化腳本性能；設置se本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于原子擇優占位特征的高熵合金結構文件構建方法，其特征在于，調用腳本如下：
2.根據權利要求1所述的一種基于原子擇優占位特征的高熵合金結構文件構建方法，其特征在于，步驟S1中，自動化腳本2包括以下內部操作步驟：
3.根據權利要求1所述的一種基于原子擇優占位特征的高熵合金結構文件構建方法，其特征在于，步驟S2中，腳本3批量提取占位分數并圖像化表征包括以下步驟：
4.根據權利要求1所述的一種基于原子擇優占位特征的高熵合金結構文件構建方法，其特征在于，步驟S3中計算和確定各種原子在各類亞晶格上的分布數據，包含以下步驟：
5.根據權利要求1所述的一種基于原子擇優占位特征的高熵合金結構文件構建方法，其特征在于，步驟S4中對超晶胞中各類亞晶格上的原子位置分別進行洗牌式隨機排列，產生亞晶格位置隨機排列模版文件；步驟S4中包含手動操作和python編程語言程序自動操作兩種模式；其中，手動操作時，首先將不同亞晶格上的位置坐標進行分離，然后復制到Excel當中，并在右邊附上隨機數，然后自定義排序，以隨機數的列號為主要關鍵字，排序依據為數值，次序
6.根據權利要求1所述的一種基于原子擇優占位特征的高熵合金結構文件構建方法，其特征在于，步驟S4中對超晶胞中各類亞晶格位置坐標末尾填入TTT標記，并對坐標為000的原點TTT修改為FFF；另外，分別在x軸，y軸和z軸上選取一個原子，相應地將坐標后面的TTT標記為FTT,TFT及TTF.為后續采用第一性原理計算方法對晶體結構弛豫時，進行選擇性動力學selectivedynamics操控，然后步驟S5中對超晶胞中各類亞晶格上的原子位置分別進行洗牌式隨機排列，產生亞晶格位置隨機排列模版文件。
7.根據權利要求1所述的一種基于原子擇優占位特征的高熵合金結構文件構建方法，其特征在于，步驟S7歸類整理和合并同類原子坐標和原子數；基于各類亞晶格上不同原子的坐標分配結構文件POSCAR_Si，按元素符號首字母順序，歸類整理和合并同類原子坐標和原子數，形成高熵合金的結構文件POSCAR；其中，初基矢量采用對原型結構文件進行超晶胞生成后的超胞初基矢量。
...【技術特征摘要】
1.一種基于原子擇優占位特征的高熵合金結構文件構建方法，其特征在于，調用腳本如下：
2.根據權利要求1所述的一種基于原子擇優占位特征的高熵合金結構文件構建方法，其特征在于，步驟s1中，自動化腳本2包括以下內部操作步驟：
3.根據權利要求1所述的一種基于原子擇優占位特征的高熵合金結構文件構建方法，其特征在于，步驟s2中，腳本3批量提取占位分數并圖像化表征包括以下步驟：
4.根據權利要求1所述的一種基于原子擇優占位特征的高熵合金結構文件構建方法，其特征在于，步驟s3中計算和確定各種原子在各類亞晶格上的分布數據，包含以下步驟：
5.根據權利要求1所述的一種基于原子擇優占位特征的高熵合金結構文件構建方法，其特征在于，步驟s4中對超晶胞中各類亞晶格上的原子位置分別進行洗牌式隨機排列，產生亞晶格位置隨機排列模版文件；步驟s4中包含手動操作和python編程語言程序自動操作兩種模式；其中，手動操作時，首先將不同亞晶格上的位置坐標進行分離，然后復制到excel當中，并在右邊附上隨機數，然后自定義排序，以隨機數的列號為主要關鍵字，排序依據為數值，次序為升序，從而對隨機數進行升序排列，至此將有規律的三維坐標，相應變成隨機分布的坐標，然后按順序將亞晶格上的元素填充到對應坐標上，得到該亞晶格上的各個原子的位置坐標；對各類亞晶格上的位置坐標重復上述操作，得到各類亞晶格上的各個原子的位置坐標；基于python編程語言，實現上述步驟的完全自動化；首先將不同亞晶格上的位置坐標進行分離，保存在不同亞晶格...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳波，喬陽，張楚波，趙攀紅，孫佳文，黃佳明，蘇祥言，周小膦，張曉瓊，
申請(專利權)人：福州大學，
類型：發明
國別省市：
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