Entropy Models and their Predictions of Phase Stability for High-Entropy Alloys
Bachelor thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3135154Utgivelsesdato
2024Metadata
Vis full innførselSamlinger
- Institutt for kjemi [1397]
Sammendrag
En ny kategori av legeringer ble foreslått i 2004, med sin distinksjon om at de har høy konfigurasjonellentropi. I den opprinnelige artikkelen pekte forfatterne på nettopp nettopp denneentropi-termen som stabiliserings-mekanismen til legeringene, og de kalte dem derfor for høyentropiskelegeringer (HEAs, fra High-Entropy Alloys).Denne oppgaven vil diskutere termodynamikken bak HEAs, og de ulike modellene for å kvantiseredette, samt stabiliseringseffekten som entropien har på legeringene.Det blir vist at den ideelle konfigurasjonelle entropien er en altfor enkel modell til å konsekventkunne forutsi fasestabilitet hos HEAs. De overflødige entropi-termene som er relevante å ta meder foreslått å være vibrasjonell, elektronisk, magnetisk, og avvik i den ideelle konfigurasjonelleentropien.Denne oppgaven framlegger data som indikerer at den vibrasjonelle og ikke-ideelle konfigurasjonelleentropien er viktigst blandt disse, samt at hver av disse kan bidra til å gi rundt20% avvik fra den ideelle entropien. Å beregne disse parametrene viser seg dog å være utfordrene,og derfor anbefaler denne oppgaven å se videre på maskinlæring for å forutsi fremtidigeHEAs, frem til bedre modeller blir fremstilt. A new class of alloys was proposed in 2004, with its distinction derived from its highconfigurational entropy. In the original paper, they gave credit to this entropy term instabilizing the alloy, and thus they named the alloys High-Entropy Alloys (HEAs). Inthe last 20 years, attention has grown around these remarkable alloys and their qualities,but with it a growing critical viewpoint has amassed against their seemingly simplifiedpostulation.This thesis briefly discusses the creation of individual HEAs and thermodynamics of complexcrystal structures, though its focus remains on the stabilization effect that the entropyterm has on the alloys, with different models to calculate it.As is shown, the ideal configurational entropy is a far too simple model to be able toconsistently predict phase stability for HEAs. The excess entropy terms that have beenproposed to be relevant are vibrational, electronic, magnetic, and deviation in the configurationalentropy.Data shown in this thesis indicates that vibrational and non-ideal configurational are themost important among these, each potentially contributing a deviation of around 20%from the ideal entropy. Calculating these parameters are computationally challenging,however, and this paper suggests using machine learning to predict future stable HEAsuntil better models are made.