ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРОВАНИЯ КРЕМНИЕМ НА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ, МАГНИТНЫЕ И УПРУГИЕ СВОЙСТВА ОЦК-СПЛАВОВ Fe–Cr

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В рамках теории функционала электронной плотности выполнено исследование влияния легирования Si на магнитные и упругие свойства, а также термодинамическую стабильность при T = 0 K ферромагнитных твердых растворов Fe–Cr в ОЦК-структуре. Выполнены расчеты параметров решетки, энтальпии смешения, упругих констант, объемных модулей, модулей Юнга и сдвига неупорядоченных бинарных Fe–Cr и тройных Fe–Cr–Si-сплавов, содержащих 2.3 и 4.7 ат.% Si. Получены эффективные химические взаимодействия конфигурационного гамильтониана, магнитные характеристики и обменные взаимодействия гамильтониана Гейзенберга. Проведен сравнительный анализ всех полученных свойств для тройных Fe–Cr–Si-сплавов с соответствующими значениями бинарных Fe–Cr-сплавов. Обнаружено, что добавление 2.3 ат.% Si увеличивает термодинамическую стабильность Fe–Cr-сплавов, этот эффект усиливается при увеличении концентрации кремния до 4.7 ат.%. Показано, что этот результат обусловлен химически ми взаимодействиями Fe–Si и Cr–Si в дополнение к магнитным взаимодействиям Fe–Cr, которые определяют стабильность разбавленных двойных сплавов. Продемонстрировано, что при добавлении кремния наблюдается увеличение упругой константы C44, значения констант C11, C12 и модулей упругости близки соответствующим значениям двойных Fe–Cr-сплавов. Анализ концентрационных зависимостей пара метра пластичности G/B и карт распределения разностной зарядовой плотности позволил установить корреляции между изменением соотношения компонент атомной связи и свойствами сплавов.

Об авторах

А. В. Пономарева

Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"

Автор, ответственный за переписку.
Email: alena.ponomareva@misis.ru
Россия, 119049, Москва

Список литературы

  1. A. A. F. Tavassoli, J. Nucl. Mater. 258–263, 85 (1998).
  2. K. L. Murty and I. Charit, J. Nucl. Mater. 383, 189 (2008).
  3. P. Olsson, I. A. Abrikosov, L. Vitos, and J. Wallenius, J. Nucl. Mater. 321, 84 (2003).
  4. P. Olsson, I. A. Abrikosov, and J. Wallenius, Phys. Rev. B 73, 104416 (2006).
  5. T. P. C. Klaver, R. Drautz, and M. W. Finnis, Phys. Rev. B 74, 094435 (2006).
  6. M. Yu. Lavrentiev, R. Drautz, D. Nguyen-Manh, T. P. C. Klaver, and S. L. Dudarev, Phys. Rev. B 75, 014208 (2007).
  7. P. A. Korzhavyi, A. V. Ruban, J. Odqvist, J.-O. Nilsson, and B. Johansson, Phys. Rev. B 79, 054202 (2009).
  8. J. S. Wr´obel, M. R. Zem�la, D. Nguyen-Manh, P. Olsson, L. Messina, C. Domain, T. Wejrzanowski, and S. L. Dudarev, Comput. Mater. Sci. 194, 110435 (2021).
  9. P. Olsson, C. Domain, and J. Wallenius, Phys. Rev. B 75, 014110 (2007).
  10. L. Messina, T. Schuler, M. Nastar, M.-C. Marinica, and P. Olsson, Acta Mater. 191, 166 (2020).
  11. A. V. Ponomareva, A. V. Ruban, B. O. Mukhamedov, and I. A. Abrikosov, Acta Mater. 150, 117 (2018).
  12. I. K. Razumov and Yu. N. Gornostyrev, Phys. Met. Metallogr. 122, 1031 (2021).
  13. X. Li, X. Li, S. Sch¨onecker, R. Li, J. Zhao, and L. Vitos, Mater Des. 146, 260 (2018).
  14. H. Zhang, M. P. J. Punkkinen, B. Johansson, S. Hertzman, and L. Vitos, Phys. Rev. B 81, 184105 (2010).
  15. J. Xu, J. Zhao, P. Korzhavyi, and B. Johansson, Comput. Mater. Sci. 84, 301 (2014).
  16. V. I. Razumovskiy, A. V. Ruban, and P. A. Korzhavyi, Phys. Rev. B 84, 024106 (2011).
  17. J. S. Wr´obel, D. Nguyen-Manh, M. Yu. Lavrentiev, M. Muzyk, and S. L. Dudarev, Phys. Rev. B 91, 024108 (2015).
  18. A. V. Ponomareva, M. P. Belov, E. A. Smirnova, K. V. Karavaev, K. Sidnov, B. O. Mukhamedov, and I. A. Abrikosov, Phys. Rev. Mater. 4, 094406 (2020).
  19. W. Li, C. Xu, K. Chen, L. Liu, H. Yang, Q. Cheng, and M. Zeng, Coatings 12, 1588 (2022).
  20. R. Idczak, R. Konieczny, T. Pikula, and Z. Surowiec, Corrosion 75, 680 (2019).
  21. A. M. Huntz, V. Bague, G. Beaupl´e, C. Haut, C. S´ev´erac, P. Lecour, X. Longaygue, and F. Ropital, Appl. Surf. Sci. 207, 255 (2003).
  22. S. Paul, M. Muralles, D. Schwen, M. Short, and K. Momeni, J. Phys. Chem. C 125, 22863 (2021).
  23. G. Kresse and D. Joubert, Phys. Rev. B 59, 1758 (1999).
  24. P. E. Bl¨ochl, Phys. Rev. B 50, 17953 (1994).
  25. G. Kresse and J. Hafner, Phys. Rev. B 47, 558 (1993).
  26. G. Kresse and J. Furthmu¨ller, Phys. Rev. B 54, 11169 (1996).
  27. G. Kresse and J. Furthmu¨ller, Comput. Mater. Sci. 6, 15 (1996).
  28. L. Vitos, Computational Quantum Mechanics for Materials Engineers, Springer-Verlag, London (2007).
  29. L. Vitos, I. A. Abrikosov, and B. Johansson, Phys. Rev. Lett. 87, 156401 (2001).
  30. A. Zunger, S.-H. Wei, L. G. Ferreira, and J. E. Bernard, Phys. Rev. Lett. 65, 353 (1990).
  31. H. J. Monkhorst and J. D. Pack, Phys. Rev. B 13, 5188 (1976).
  32. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996).
  33. J. von Pezold, A. Dick, M. Fri`ak, and J. Neugebauer, Phys. Rev. B 81, 094203 (2010).
  34. R. Hill, Proc. Phys. Soc. A 65, 349 (1952).
  35. J. Kollar, L. Vitos, and H. L. Skriver, Electronic Structure and Physical Properies of Solids, Springer, Berlin, Heidelberg (2000).
  36. A. V. Ruban and H. L. Skriver, Phys. Rev. B 66, 024201 (2002).
  37. A. V. Ruban, S. Shallcross, S. I. Simak, and H. L. Skriver, Phys. Rev. B 70, 125115 (2004).
  38. O. E. Peil, A. V. Ruban, and B. Johansson, Phys. Rev. B 85, 165140 (2012).
  39. R. F. W. Bader, Acc. Chem. Res. 18, 9 (1985).
  40. E. Sanville, S. D. Kenny, R. Smith, and G. Henkelman, J. Comput. Chem. 28, 899 (2007).
  41. A. V. Ruban and M. Dehghani, Phys. Rev. B 94, 104111 (2016).
  42. C. Wolverton and D. de Fontaine, Phys. Rev. B 49, 8627 (1994).
  43. R. Idczak, R. Konieczny, and J. Chojcan, Acta Phys. Pol. A 129, 367 (2016).
  44. J. M. Cowley, J. Appl. Phys. 21, 24 (1950).
  45. A. V. Ponomareva, A. V. Ruban, O. Yu. Vekilova, S. I. Simak, and I. A. Abrikosov, Phys. Rev. B 84, 094422 (2011).
  46. F. Ducastelle and F. Gautier, J. Phys. F 6, 2039 (1976).
  47. I. Mirebeau, M. Hennion, and G. Parette, Phys. Rev. Lett. 53, 687 (1984).
  48. R. Idczak, R. Konieczny, and J. Chojcan, Sol. St. Commun. 159, 22 (2013).
  49. O. I. Gorbatov, Y. N. Gornostyrev, A. R. Kuznetsov, and A. V. Ruban, Sol. St. Phenom. 172–174, 618 (2011).
  50. A. L. Sutton and W. Hume-Rothery, Lond. Edinb. Dublin Philos. Mag. J. Sci. 46, 1295 (1955).
  51. G. D. Preston, Lond. Edinb. Dublin Philos. Mag. J. Sci. 13, 419 (1932).
  52. M. Ropo, K. Kokko, and L. Vitos, Phys. Rev. B 77, 195445 (2008).
  53. E. P. Elsukov, G. N. Konygin, V. A. Barinov, and E. V. Voronina, J. Phys.: Condens. Matter 4, 7597 (1992).
  54. V. Niculescu, T. Litrenta, K. Raj, T. J. Burch, and J. I. Budnick, J. Phys. Soc. Jpn 42, 1538 (1977).
  55. A. I. Liechtenstein, M. I. Katsnelson, V. P. Antropov, and V. A. Gubanov, J. Magn. Magn. Mater. 67, 65 (1987).
  56. M. Rahaman, B. Johansson, and A. V. Ruban, Phys. Rev. B 89, 064103 (2014).
  57. G. R. Speich, A. J. Schwoeble, and W. C. Leslie, Metallurg. Trans. 3, 2031 (1972).
  58. F. Mouhat and F.-X. Coudert, Phys. Rev. B 90, 224104 (2014).
  59. S. F. Pugh, Lond. Edinb. Dublin Philos. Mag. J. Sci. 45, 823 (1954).
  60. J. Lee, T. Kim, I. S. Hwang, R. G. Ballinger, and J. H. Kim, in Proc. Int. Atomic Energy Agency, Division of Nuclear Power, Nuclear Power Technology Section, Vienna, Austria, (2017), p.1.
  61. R. Idczak, R. Konieczny, T. Pikula, and Z. Surowiec, Corrosion 75, 680 (2019).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».