CrTaTiMo耐火中間エントロピー合金の酸化メカニズムを明らかにする：密度汎関数理論と第一原理分子動力学の相乗効果

極端な高温条件に耐えることができる先進材料の需要が、新しい高エントロピー合金 (HEA) の開発につながっています。最近の研究では、CrTaO4保護層を形成することでHEAが優れた長期酸化抵抗性を示すことが示されています。本研究では、CrTaTiMo耐火中間エントロピー合金 (RMEA) の高温酸化抵抗特性を密度汎関数理論 (DFT) と第一原理分子動力学 (AIMD) によって評価しました。酸素の吸着と拡散の計算により、RMEAの表面における優先的な酸素吸着の順序は、Ti、Ta、Cr、およびMoであることを実証しました。さらに、Taが表層下の原子として存在する部位が酸素原子の拡散において最も弱い位置であることを確認しました。AIMDシミュレーションによって、CrTaTiMo RMEA上の酸素分子の動的酸化メカニズムを調査しました。その結果、合金表面におけるO2分子の吸着と解離が確認されました。加えて、O原子の拡散は873 Kを超える温度で発生し、Ta原子のOを引き寄せる特性が確認されました。さらに、電子構造計算により、酸素原子とこれらの4つの金属元素の結合が確認されました。本研究は、CrTaTiMoベースのRMEAやRHEAの高温および長期酸化抵抗性アプリケーションの戦略的開発のための貴重な参考になる可能性があります。