Исследован процесс плавления высокоэнтропийных карбонитридов с использованием нейросетевых технологий.

Результаты исследования, опубликованного в журнале Scientific Reports, демонстрируют, что высокоэнтропийные карбонитриды могут быть использованы в качестве многообещающих материалов для защитных покрытий оборудования, функционирующего в экстремальных условиях — при высоких температурах, термических ударах и химической коррозии.

«В нашем новом исследовании мы применили межатомные взаимодействия на основе глубоких нейронных сетей для моделирования структуры высокоэнтропийного карбонитрида y (TiZrTaHfNb)C_xN_1−x как в твердом, так и в жидком состояниях. Это дало возможность прогнозировать температуры нагрева и охлаждения в зависимости от содержания азота, определить температуру плавления и изучить взаимосвязь структура-свойство с точки зрения межатомного взаимодействия. Увеличение содержания азота приводит к повышению температуры плавления, что связано с изменением относительной стабильности жидкой фазы по сравнению с твердой при добавлении азота», — отметил руководитель исследования Александр Квашнин, профессор Проектного центра по энергопереходу Сколтеха.

Группа ученых разработала новую методику обучения DeepMD-потенциала для моделирования процессов плавления и кристаллизации материала TiZrTaHfNbC_xN_1-x, что позволило впоследствии рассчитать его температуру плавления. Потенциал был обучен на данных о траекториях, полученных из моделирования молекулярной динамики с использованием теории функционала электронной плотности, что позволило добиться высокой точности прогнозов.

Этот подход направлен на расширение возможностей классического молекулярно-динамического моделирования, позволяя проводить точное моделирование и анализ процесса плавления с прогнозированием температуры плавления не только для высокоэнтропийных карбонитридов, но и для других сложных многокомпонентных материалов.

Авторы выявили максимальную температуру плавления для состава (TiZrTaHfNb)C_0.75N_0.25 — 3580±30 К. Благодаря добавлению азота характеристики плавления высокоэнтропийных соединений можно улучшить — это позволит изменить теплофизические свойства функциональных и конструкционных материалов.