Проблема выбора первой фазы в реакции между наноплёнками никеля и алюминия

В. Н. Безпальчук, С. В. Марченко, О. М. Рымар, А. О. Богатырёв, А. М. Гусак

Черкасский национальный университет имени Богдана Хмельницкого, бульв. Шевченка, 81, 18031 Черкассы, Украина

Получена: 24.06.2014; окончательный вариант - 29.09.2014. Скачать: PDF

Методами феноменологического моделирования и молекулярной динамики определена фаза, которая должна появиться первой при реакционной диффузии между наноплёнками никеля и алюминия. Показано, что в случае непосредственного контакта чистого никеля и чистого алюминия при температуре свыше 700 К первой промежуточной фазой должен быть жидкий раствор. Выполнено прямое моделирование методом молекулярной динамики, которое подтверждает снижение температуры плавления алюминия при растворении в нём никеля. Представлена компьютерная модель процесса напыления атомов никеля на поверхность наноплёнки из атомов алюминия. Показано влияние температуры и плотности потока на процесс напыления и формирования структур в области контакта. Установлено, что в случае напыления при достаточно высокой температуре в зоне контакта возникает упорядоченная фаза с ОЦК-решёткой, присутствие которой делает контактное плавление невозможным.

Ключевые слова: наноплёнки, конкуренция фаз, метастабильная фазовая диаграмма, молекулярная динамика, метод погруженного атома, CALPHAD.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v37/i01/0087.html

PACS: 02.70.Ns, 05.70.Ln, 68.35.Fx, 81.15.Aa, 81.30.Bx, 82.33.Pt, 82.60.Lf


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. A. G. Merzhanov and A. S. Mukasyan, Tverdoplamennoe Gorenie [Solid-Flaming Burning] (Moscow: Torus Press: 2007) (in Russian).
  2. A. Ustinov, L. Olikhovska, T. Melnichenko, and A. Shyshkin, Surf. Coat. Tech., 202: 3832 (2008). Crossref
  3. P. E. Specht, N. N. Thadhani, and T. P. Weihs, J. Appl. Phys., 111: 073527 (2012). Crossref
  4. S. Shiomo, M. Miyake, T. Hirato, and A. Sato, Mater. Trans., 6: 1216 (2011). Crossref
  5. K. G. Kumar, Sivarao, and T. J. Sahaya Anand, IJET–IJENS, 11, No. 1: 208 (2011).
  6. M. M. P. Janssen and G. D. Rieck, Trans. Metall. Soc. AIME, 239: 1372 (1967).
  7. M. M. P. Janssen, Metall. Trans., 4: 1623 (1973).
  8. A. Paul, A. A. Kodentsov, and F. J. J. van Loo, Acta Mater., 52: 4041 (2004). Crossref
  9. T. Jeske, G. Schmitz, and R. Kirchheim, Mat. Sci. Eng. A., 270, No. 1: 64 (1999). Crossref
  10. F. Baras and O. Politano, Phys. Rev. B, 84: 024113 (2011). Crossref
  11. A. S. Rogachev, S. G. Vadchenko, F. Baras, O. Politano, S. Rouvimov, N. V. Sachkova, and A. S. Mukasyan, Acta Mater., 66: 86 (2014). Crossref
  12. T. V. Zaporozhets, A. M. Gusak, Ya. D. Korol, and A. I. Ustinov, International Journal of Self-Propagating High Temperature Synthesis, 22, No. 4: 222 (2013). Crossref
  13. W. Huang and Y. A. Chang, Intermetallics, 6, No. 6: 487 (1998). Crossref
  14. A. T. Dinsdale, CALPHAD, 15, No. 4: 317 (1991). Crossref
  15. Yang Hong, Lü Yong Jun, Chen Min, and Guo Zeng Yuan, Science in China. Series G: Physics, Mechanics & Astronomy, 50, No. 4: 407 (2007).
  16. G. P. Purja Pun and Y. Mishin, Philos. Mag., 89: 3245 (2009). Crossref
  17. Chen Gang, Zhang Peng, and Liu Hong Wei, Journal of Nanomaterials, 2013, Article ID 486527, 7 p. (2013); doi:10.1155/2013/486527. Crossref
  18. Y. Mishin, M. J. Mehl, and D. A. Papaconstantopoulos, Phys. Rev. B, 65: 224114 (2002). Crossref