Молекулярно-динамическое моделирование магния в схеме модели погруженного атома

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Предложены потенциалы модели погруженного атома (ЕАМ) для твердого и жидкого магния и исследованы свойства магния методом молекулярной динамики (МД) на бинодали до 1500 К, а также в условиях статического и ударного сжатия. Рассчитаны основные характеристики ОЦК и жидкого магния (структура, плотность, энергия, сжимаемость, скорость звука, коэффициенты самодиффузии). Рассчитаны изотерма статического сжатия при 298 К до давления 108 ГПа, и адиабата Гюгонио до давления 80 ГПа с учетом электронных вкладов. Найдены значения избыточной энергии поверхности нанокластеров магния с числом частиц от 13 до 2869, и проведена оценка уравнения Гиббса–Гельмгольца для связи поверхностного натяжения с поверхностной энергией.

Об авторах

Д. К. Белащенко

Национальный исследовательский технологический университет “Московский институт стали и сплавов”

Автор, ответственный за переписку.
Email: dkbel75@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Данные на сайте: webelements.com
  2. Stankus S.V., Khairulin R.A. // Цветные металлы. 1990. № 9. P. 65.
  3. Arndt K., Ploetz G. // Z. phys. Chemie. 1927. Bd 130. S. 184.
  4. Edwards J.D., Taylor C.S. // Trans. AIME. 1923. V. 69. P. 1070.
  5. Abdullaev R.N., Khairulin R.A., Kozlovskii Yu.M. et al. // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2019. V. 29. P. 507.
  6. Ruppersberg H., Saar J., Speicher W., Heitjans P. // J. de Physique. Colloque C8. Suppl. No 8. 1980. V. 41. P. C8-595.
  7. Waseda Y. The Structure of Non-Crystalline Materials. Liquids and Amorphous Solids. N.Y.: McGraw-Hill, 1980. 325 p.
  8. Tahara S., Fujii H., Yokota Y. et al. // Physica B. 2006. V. 385/386. P. 219.
  9. Debela T.T., Wang X.D., Cao Q.P. et al. // J. Appl. Phys. 2015. V. 117. 114905.
  10. Stinton G.W., MacLeod S.G., Cynn H. et al. // Phys. Rev. B. 2014. V. 90 (13). 134105.
  11. Courac A., Le Godec Y., Solozhenko V.L. et al. // J. Appl. Phys. 2020. V. 127. 055903.
  12. Таблицы физических величин. Справочник под ред. И.Л. Кикоина. М.: Атомиздат. Табл. 6.18.
  13. Brandes E.A. Smithells Metals Reference Book, London: Butterworths (1983).
  14. McAlister S.P., Crozier E.D., Cochran J.F. // Can. J. Phys. 1974. V. 52. P. 1847.
  15. Yokoyama I., Waseda Y. // High Temp. Materials and Processes. 2006. V. 25. № 5–6. P. 261.
  16. Данные на сайте: http://www.ihed.ras.ru/rusbank/
  17. Marsh S.P. (Ed.). LASL Shock Hugoniot Data (Univ. California Press, Berkeley, 1980).
  18. Adebayo G.A., Akinlade O., Hussain L.A. // Pramana–J. Phys. 2005. V. 64. № 2. P. 269.
  19. Baria J.K., Janib A.R. // Brazilian J. Phys. 2010. V. 40. № 2. P. 204.
  20. Gonzalez L.E., Meyer A., Iniguez M.P. et al. // Phys. Rev. E. 1993. V. 47. P. 4120.
  21. Alemany M.M.G., Casas J., Rey C. et al. // Phys. Rev. E. 1997. V. 56 (6). P. 6818
  22. Зольников К.П., Псахье С.Г., Ланда А.И., Панин В.Е. // Изв. вузов. Физика. 1984. № 4. С. 20.
  23. Daw M.S., Baskes M.I. // Phys. Rev. B. 1984. V. 29. P. 6443.
  24. Baskes M.I., Johnson R.A. // Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 1994. V. 2. P. 147.
  25. Dremov V.V., Karavaev A.V., Kutepov A.L., Soulard L. // AIP Conference Proceedings 955 (Melville, NY, AIP, 2008). P. 305.
  26. Liu X.-Y., Adams J.B., Ercolessi F., Moriarty J.A. // Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 1996. V. 4. P. 293.
  27. Sun D., Mendelev M., Becker C. et al. // Phys. Rev. B. 2006. V. 73. 024116.
  28. Doneghan M., Heald P.T. // Physica status solidi (a). 1975. V. 30. P. 403.
  29. Wu Z., Francis M., Curtin W. // Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 2015. V. 23. 015004.
  30. Li X., Qin Y., Fu J., Zhao J. // Comp. Mater. Sci. 2015. V. 98. P. 328.
  31. Pei Z., Sheng H., Zhang X. et al. // Materials & Design. 2018. V. 153. P. 232.
  32. Smirnova D.E., Starikov S.V., Vlasova A.M. // Preprint. Comp. Mater. Sci. 2018. V. 154. P. 295.
  33. Igarashi M., Kanta K., Vitek V. // Phil. Mag. B. 1991. V. 63. P. 603.
  34. Pasianot R., Savino E.J. // Phys. Rev. B. 1992. V. 45. P. 12704.
  35. Baskes M.I. // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 59. P. 2666.
  36. Voter A.F., Chen S.P. // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1987. V. 82. P.175.
  37. Ercolessi F., Adams J.B. // Europhys. Lett. 1994. V. 26. P. 583.
  38. Moriarty J.A., Althoff J.D. // Phys. Rev. B. 1995. V. 51. P. 5609.
  39. Sturgeon J.B., Laird B.B. // Physical Review B. 2000. V. 62. P. 14720.
  40. Bai Y. Molecular dynamics simulation study of solid–liquid interface properties of HCP magnesium. Thesis. McMaster University, September 2012.
  41. Agrawal1 A., Mishra R., Ward L. et al. // Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 2013. V. 21. 085001.
  42. Baskes M.I., Chen S.P., Cherne F.J. // Phys. Rev. B. 2002. V. 66. 104107.
  43. Dremov V.V., Karavaev A.V., Sapozhnikov F. et al. // DYMAT. 2009 (2009). 1277.
  44. Beatriz G. del Rio, Gonzalez L.E. // J. Phys. Condens. Matter. 2014. V. 26 (46). 465102.
  45. Белащенко Д.К. // ТВТ. 2012. Т. 50. № 1. С. 65.
  46. Ravelo R., Baskes M. // Phys. Rev. Lett. 1997. V. 79. P. 2482.
  47. Vella J.R., Chen M., Stillinger F.H. et al. // Phys. Rev. B. 2017. V. 95. 064202.
  48. Won-Seok Ko, Dong-Hyun Kim, Yong-Jai Kwon, Min Hyung Lee // Metals. 2018. V. 8. P. 900.
  49. Etesami S.A., Baskes M.I., Laradji M., Asadi E. // Acta Mater. 2018. V. 161. P. 320.
  50. Zhiwei Cui, Feng Gao, Zhihua Cui, Jianmin Qu // Modeling Simul. Mater. Sci. Eng. 2012. V. 20. 015014.
  51. Vella J.R., Stillinger F.H., Panagiotopoulos A.Z., Debenedetti P.G. // J. Phys. Chem. B. 2015. V. 119. P. 8960.
  52. Белащенко Д.К. // УФН. 2020. Т. 190. № 12. С. 1233.
  53. Zhou L.G., Huang H. // Phys. Rev. B. 2013. V. 87. 045431.
  54. de Wijs G.A, Pastore G., Selloni A., van der Lugt W. // Phys. Rev. Lett. 1995. V. 75. P. 4480.
  55. Sengűl S., Gonzalez D.J., Gonzalez L.E. // J. Phys.: Condens. Matter. 2009. V. 21. 115106.
  56. Wax J.F., Albaki R., Bretonnet J.L. // Phys. Rev. B. 2000. V. 62. 14818.
  57. Iida T., Guthrie R.I.L. The Physical Properties of Liquid Metals. Oxford Science Publications, Oxford, 1988.
  58. Белащенко Д.К. // Журн. физ. химии. 2022. Т. 96. № 7. С. 952.
  59. Belashchenko D.K. Liquid Metals. From Atomistic Potentials to Properties, Shock Compression, Earth’s Core and Nanoclusters. Nova Science Publ. New York, 2018.
  60. Белащенко Д.К., Островский О.И. // Журн. физ. химии. 2006. Т. 80. № 4. С. 602.
  61. Белащенко Д.К. // ТВТ. 2006. Т. 44. № 5. С. 682.
  62. Schommers W. // Phys. Lett. 1973. V. 43A. P. 157.
  63. Waseda Y., Yokoyama K., Suzuki K. // Philos. Mag. 1974. V. 30. P. 1195.
  64. Белащенко Д.К. // УФН. 2013. Т. 183. № 12. С. 1281.
  65. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Под ред. В.П. Глушко. Т. 3. М.: Наука, 1981 г.
  66. Culpin M.F. // Proc. Phys. Soc. B. 1957. V. 70. P. 1079.
  67. Belashchenko D.K., Ostrovskii O.I. // High Temp. 2009. V. 47. P. 211.
  68. Clendenen G.L., Drickamer H.G. // Phys. Rev. 1964. V. 135. P. 1643.
  69. Errandonea D., Meng Y., Hausermann D., Uchida T. // J. Phys. Condens. Matter. 2003. V. 15(8). P. 1277.
  70. Olijnyk H., Holzapfel W.B. // Phys. Rev. B. 1985. V. 31. P. 4682.
  71. Bridgman P. // Proc. Am. Acad. 1948. V. 76. P. 98.
  72. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. VI. Гидродинамика. М.: Наука, 1986.
  73. Белащенко Д.К. // Журн. физ. химии. 2021. Т. 95. № 12. С. 1804.
  74. Белащенко Д.К. // Там же. 2022. Т. 96. № 3. С. 390.
  75. Thompson S.M., Gubbins K.E., Walton J.P.R.B. et al. // J. Chem. Phys. 1984. V. 81. P. 530.
  76. Medasani B., Park Y.H., Vasiliev I. // Phys. Rev. B. 2007. V. 75. 235436.
  77. Белащенко Д.К. // Журн. физ. химии. 2015. Т. 89. № 3. С. 517.
  78. Mackay A.L. // Acta Crystallogr. 1962. V. 15. P. 916.
  79. Influence de la temperature sur la tension superficielle. Techniques de l’ingenieur, traite Constantes physico-chiniques. K 476-2.
  80. Белащенко Д.К. // Журн. физ. химии. 2023. Т. 97. № 1. С. 128.
  81. Белащенко Д.К. // ТВТ. 2009. Т. 47. № 2. С. 231.
  82. // PNAS. 2017. October 17. E9188.

© Д.К. Белащенко, 2022

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».