Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/jax.js

Теоретична аналіза процесів фазоутворення в аморфних стопах системи Fe—Zr

І. В. Плющай1, Т. Л. Цареградська1, О. О. Каленик1, О. І. Плющай2

1Київський національний університет імені Тараса Шевченка, вул. Володимирська, 64, 01601 Київ, Україна
2Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03680, МСП, Київ-142, Україна

Отримано: 30.05.2016. Завантажити: PDF

Аналізу фазових перетворень у системі Fe—Zr було проведено за допомогою ab initio молекулярної динаміки та термодинамічного підходу. Представлено першопринципне моделювання методою молекулярної динаміки процесів аморфізації та кристалізації у системі Fe—Zr. Положення атомів у надкомірці Fe29Zr3 моделювалися шляхом числового відпалу методою функціоналу густини в узагальненому ґрадієнтному наближенні. Обговорюються зміни густини електронних станів надкомірки Fe29Zr3 при рідинно—аморфно—кристалічному фазовому переході. Найбільш помітною відмінністю між електронними спектрами рідкої й аморфної фаз є поява псевдощілини на рівні Фермі, що корелює з електронним критерієм термостабільности аморфних металевих стопів Нагеля—Таука. Подальший відпал в ізотермічно/ізоентальпійному ансамблі при більш високих температурах приводить до різкої зміни електронного спектра та перегрупування атомів, що ми приписуємо першій стадії кристалізації аморфного стопу. В рамках термодинамічного підходу було побудовано концентраційну залежність відносної інтеґральної Ґіббсової вільної енергії для вихідної аморфної фази; ця залежність має специфічну S-подібну форму, що вказує на тенденцію стопів до фазового розшарування. Термодинамічна метода підтвердила, що процеси формування фаз у бінарних стопах системи Fe—Zr проходять у 2 етапи: спочатку відбуваються процеси фазового розшарування на дві аморфні фази за типом спинодального розпаду, потім – кристалізації кожної аморфної фази. Розрахована концентраційна область аморфізації бінарних стопів системи Fe—Zr добре узгоджується з експериментальними даними.

Ключові слова: фазові переходи, фазове розшарування, аморфні стопи, електронна структура, ab initio молекулярна динаміка, відносна інтеґральна Ґіббсова вільна енергія.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v38/i09/1233.html

PACS: 61.43.Dq, 64.70.pe, 64.75.Nx, 71.15.Mb, 71.15.Pd, 71.20.Be, 71.23.Cq, 82.60.Lf


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. S. M. McDeavitt, D. P. Abraham, J. Y. Park, and D. D. Keiser, JOM, 49: 29 (1997). Crossref
  2. S. M. McDeavitt, D. P. Abraham, and J. Y. Park, J. Nucl. Mater., 257: 21 (1998). Crossref
  3. M. S. Granovsky and D. Arias, J. Nucl. Mater., 229: 29 (1996). Crossref
  4. F. Stein, G. Sauthoff, and M. Palm, J. Phase Equilibria, 23: 480 (2002). Crossref
  5. Г. Е. Абросимова, А. С. Аронин, Физика твёрдого тела, 40, № 10: 1768 (1998).
  6. J. P.Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett., 77: 3865 (1996). Crossref
  7. X. Gonzea, B. Amadond, P.-M. Angladee, J.-M. Beukena, F. Bottind, P. Boulangera, F. Brunevalq, D. Calistej, R. Caracasl, M. Côtéo, T. Deutschj, L. Genovesei, Ph. Ghosezk, M. Giantomassia, S. Goedeckerc, D. R. Hamannm, P. Hermetp, F. Jolletd, G. Jomardd, S. Lerouxd, M. Mancinid, S. Mazevetd, M. J. T. Oliveiraa, G. Onidab, Y. Pouillona, T. Rangela, G.-M. Rignanesea, D. Sangallib, R. Shaltafa, M. Torrentd, M. J. Verstraetea, G. Zerahd, and J. W. wanzigerf, Computer Phys. Comm., 180: 2582 (2009). Crossref
  8. H. B. Schlegel, J. Comput. Chem., 3: 214 (1982). Crossref
  9. K. V. Ashok, P. Modak, A. Svane, and N. E. Christensen, Phys. Rev. B, 83: 134205 (2011). Crossref
  10. S. R. Nagel, G. B. Fisher, G. Tauc, and B. G. Bardley, Phys. Rev. B, 13: 3284 (1976). Crossref
  11. O. I. Nakonechnaya, I. V. Plyushchai, M. P. Semen’ko, and N. I. Zakharenko, Physics of Metals and Metallography, 90, No. 5: 439 (2000).
  12. В. И. Лысов, Т. Л. Цареградская, О. В. Турков, Г. В. Саенко, В. В. Яриш, Журнал физической химии, 81, № 10: 1765 (2007).
  13. В. І. Лисов, Т. Л. Цареградська, О. В. Турков, Г. В. Саєнко, В. В. Яриш, Журнал фізичних досліджень, 12, № 3: 5 (2008).
  14. Ю. А. Куницкий, В. И. Лысов, Т. Л. Цареградская, В. Е. Федоров, О. В. Турков, Металлофиз. новейшие технол., 25, № 12: 1563 (2003).