高熵合金结构建模的补充说明及相关软件的安装

上一篇文提供了ATAT构建四元合金的一个典型算例，执行起来是非常快的。但是在实际高熵合金体系，建模的计算量是非常大的，举个例子Ti_0.2Zr_0.31Hf_0.09Nb_0.2Ta_0.2：

可以选择Ta.cif（体心立方），也可以采用Ni.cif（面心立方）来建模，具体需要以实验测量结构作为参考，此处以Ni.cif面心立方结构作为参考，转换得到的Ni.in文件为：

可以看到参考结构包含4个原子坐标，高熵合金包含5种元素，其中Zr为0.31，Hf为0.09，其它为0.2。那么，从超胞的角度看，应该需要4n个原子，从元素的角度来看，应该需要100m个原子（m和n均为整数）。

那么，要同时满足这两个条件的最小整数是400。

此时，执行mcsqs -n 400 -l=Ni.in由于原子数特别多，需要改用并行的命令执行（需要加载intel环境变量）：

mpirun -np 20 mcsqs -n 400 -l=Ni.in

即便并行运算，也需要较长时间（超过24小时），Objective_function逐步收敛到-1过程也需要很长时间。可以在mpirun -np 20 mcsqs -n 400 -l=Ni.in命令的基础上添加mpirun -np 20 mcsqs -n 400 -l=Ni.in -ms=15000，限定最大运行15000次，即使Objective_function没有达到Perfect_match，也停止运行了。或者在运行过程中，查看mcsqs.log中Objective_function，是否达到了期望的收敛值，按Ctrl+c可随时取消任务（要达到Perfect_match，需要的增大超胞，尽量达到Perfect_match）。

当然，还有一种方法就是将Ti_0.2Zr_0.31Hf_0.09Nb_0.2Ta_0.2近似为Ti_0.2Zr_0.3Hf_0.1Nb_0.2Ta_0.2，这样最少40个原子就可以模拟了（但仍需要增大胞中原子个数，避免原子偏析）。

图1 包含400个原子的Ti_0.2Zr_0.31Hf_0.09Nb_0.2Ta_0.2结构

另外，在执行过程，可以跳过mcsqs -n 32 -l=Ni.in，直接手动新建sqscell.out文件定义超胞，直接执行mpirun -np 20 mcsqs -l=Ni.in -rc，利用设定超胞和蒙特卡洛算法，通过并行直接生成高熵合金结构。

附相关软件的安装教程：

竟然有人说找不到ATAT的下载链接，为了放置链接地址的域名变化，特详细给出检索过程：

搜索结果第二条就是官网，进入官网后，找到Download，通常直接选择最新的whole toolkit（Stable version）就可以了。

下载安装包：atat3_50.tar.gz

安装步骤为：

1、上传服务器，解压：

tar -zxvf atat3_50.tar.gz

2、加载intel编译器的环境变量（每个机器略有不同），修改makefile文件：

cd atat

vi makefile

其中CXX=g++，MPICXX=mpicxx -DATAT_MPI，其它内容不动，然后执行make命令，然后make install,诸多二进制文件被自动拷贝到$HOME/bin中，包括corrdump、kmesh、genstr、gensqs、mcsqs。自此，ATAT就安装好了。

ATOMKIT就更容易安装了，在sourceforge下载代码后，直接

tar -zxvf atomkit.0.9.0.linux.x64.tar.gz

解压,将其中atomkit可执行文件移动到$HOME/bin就可以了。

欢迎使用qvasp软件：

[1] W. Yi, G. Tang, et al.qvasp: A Flexible Toolkit for VASP Users in Materials Simulations, Comput. Phys. Commun., 2020, 257, 107535.

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