SIZE EFFECT AND STRUCTURAL TRANSFORMATIONS IN TERNAR NANOPARTICLES Tix-Al96-x-V4

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The final configurations obtained during crystallization in ternary metal nanoalloys Tix-Al96-x-V4 of various compositions were studied. The molecular dynamics method was used as an atomistic simulation method. Interatomic interaction was described by the tight-binding potential. The size dependence of melting temperatures, as well as changes in melting and crystallization temperatures with changes in the composition of ternary nanoparticles, have been determined. Based on the results of a series of computer experiments, differences in the crystallization scenarios of Tix-Al96-x-V4 ternary nanoparticles were established. A classification based on internal structure and degree of crystallinity was proposed and tested. For Tix-Al96-x-V4 ternary nanoparticles, five main classes are identified based on the number of (semi) axes of 5th order symmetry. Despite the fact that studying the segregation of components of Tix-Al96-x-V4 ternary nanoparticles was not the goal of the work, atomic configurations corresponding to different temperatures during the cooling process were constructed and described.

About the authors

Vladimir S. Myasnichenko

Tver State University

Tver, Russia

Pavel M. Ershov

Tver State University

Tver, Russia

Sergey A. Veresov

Tver State University

Tver, Russia

Anatolii N. Bazulev

Tver State University

Tver, Russia

Nickolay Yu. Sdobnyakov

Tver State University

Email: nsdobnyakov@mail.RUS
Tver, Russia

References

  1. Haghighi, N.R. Size, morphology and optical properties of titanium-based colloidal nanoparticles prepared by dc electrical arc discharge in different liquids / N.R. Haghighi, R. Poursalehi // Procedia Materials Science.- 2015. - V. 11. - P. 661-665. doi: 10.1016/j.mspro.2015.11.018.
  2. Behera, A. Ti-based nanoalloy in automobile industry / A. Behera, A. Behera // In: Micro and Nano Technologies, Nanotechnology in the Automotive Industry; ed. by H. Song et al. - Amsterdam: Elsevier, 2022.- Ch. 13. - P. 255-268. doi: 10.1016/B978-0-323-90524-4.00013-X.
  3. Myasnichenko, V.S. Simulation of crystalline phase formation in titanium-based bimetallic clusters / V.S. Myasnichenko, N.Yu. Sdobnyakov, P.M. Ershov et al. // Journal of Nano Research. - 2020. - V. 61.- P. 32-41. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/JNanoR.61.32' target='_blank'>www.scientific.net/JNanoR.61.32.
  4. Мясниченко, В.С. Зависимость температуры стеклования биметаллических кластеров на основе титана от скорости охлаждения / В.С. Мясниченко, П.М. Ершов, Д.Н. Соколов и др. // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2020. - T. 17. - № 3. - С. 355-362. DOI: doi: 10.25712/ASTU.1811-1416.2020.03.012.
  5. Сдобняков, Н.Ю. О структурных превращениях в наночастицах титан-алюминий / Н.Ю. Сдобняков, В.С. Мясниченко, Е.М. Давыденкова и др. // Известия Кабардино-Балкарского государственного университета. - 2019. - Т. IX. - № 4. - С. 13-16.
  6. Sdobnyakov, N.Yu. Effect of cooling rate on structural transformations in Ti-Al-V nanoalloy: molecular dynamics study / N.Yu. Sdobnyakov, V.M. Samsonov, V.S. Myasnichenko et al. // Journal of Physics: Conference Series. - 2021. - V. 2052. - Art. № 012038. - 4 p. doi: 10.1088/1742-6596/2052/1/012038.
  7. Sdobnyakov, N.Yu. Simulation of phase transformations in titanium nanoalloy at different cooling rates / N.Yu. Sdobnyakov, V.S. Myasnichenko, C.-H. San et al. // Materials Chemistry and Physics. - 2019. - V. 238.- Art. № 121895. - 9 p. doi: 10.1016/j.matchemphys.2019.121895.
  8. Bağ, Ö. Influence of Al content on transformation temperature and activation energy of Ti-V-Al high temperature shape memory alloys / Ö. Bağ, S. Ergen, F. Yılmaz, U. Kölemen // Solid State Communications.- 2021. - V. 323. - Art. № 114104. - 5 p. doi: 10.1016/j.ssc.2020.114104.
  9. Ergen, S. Determination of phase transformation and activation energy in high temperature shape memory Ti-V-Al alloy / S. Ergen // Hittite Journal of Science and Engineering. - 2018. - V. 5. - I. 1. - P. 63-68. doi: 10.17350/HJSE19030000066.
  10. Ducherow, M. Change in wear behaviour of Ti and Ti6Al4V after plasma immersion ion implantation / M. Ducherow, A. Fleischer, S. Mändl // Plasma Processes and Polymers. - V. 4. - I. S1. - P. S602-S606. doi: 10.1002/ppap.200731414.
  11. Мясниченко, В.С. О закономерностях структурообразования в тернарной системе Ti6Al4V / В.С. Мясниченко, П.С. Ершов, А.Н. Базулев и др. // XII Международная научная конференция "Кинетика и механизм кристаллизации. Кристаллизация и материалы нового поколения", 18-22 сентября 2023, Иваново: тезисы конференции. - Иваново: АО "Ивановский издательский дом", 2023. - С. 141-142.
  12. Мясниченко, В.С. Размерный эффект при кристаллизации тернарных наночастиц сплава Ti6Al4V / В.С. Мясниченко, П.В. Ершов, А.Н. Базулев и др. // XIII Международная научная конференция "Химическая термодинамика и кинетика", 15-19 мая 2023, Великий Новгород: сборник научных трудов. - Великий Новгород: НовГУ им. Ярослава Мудрого, 2023. - С. 232-234.
  13. Stukowski, A. Visualization and analysis of atomistic simulation data with OVITO - the open visualization tool / A. Stukowski // Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. - 2010. - V. 18. - I. 1.- P. 015012-1-015012-7. doi: 10.1088/0965-0393/18/1/015012.
  14. Larsen, P.M. Robust structural identification via polyhedral template matching modelling / P.M. Larsen, S. Schmidt, J. Schiøtz // Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. - 2016. - V. 24.- № 5. - Art. № 055007. - 18 p. doi: 10.1088/0965-0393/24/5/055007.
  15. Свидетельство № 2011615692 Российская Федерация. Молекулярнодинамическое моделирование и биоинспирированная оптимизация бинарных и тройных металлических наноструктур (КластерЭволюшн) / В.С. Мясниченко; заявитель и правообладатель ФГБОУ ВО "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова". - № 2011613732; заявл. 23.05.2011; зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 20.06.2011. - 1 с.
  16. Сдобняков, Н.Ю. Изучение термодинамических и структурных характеристик наночастиц металлов в процессах плавления и кристаллизации: теория и компьютерное моделирование: монография / Н.Ю. Сдобняков, Д.Н. Соколов. - Тверь: Тверcкой государственный университет, 2018. - 176 с.
  17. Cleri, F. Tight-binding potentials for transition metals and alloys / F. Cleri, V. Rosato // Physical Review B.- 1993. - V. 48. - I. 1. - Р. 22-33. doi: 10.1103/PhysRevB.48.22.
  18. Karolewski, M.A. Tight-binding potentials for sputtering simulations with fcc and bcc metals / M.A. Karolewski // Radiation Effects and Defects in Solids. - 2001. - V. 153. - I. 3. - P. 239-255. doi: 10.1080/10420150108211842.
  19. Paz Borbón, L.O. Computational studies of transition metal nanoalloys / L.O. Paz Borbón // Doctoral Thesis accepted by University of Birmingham, United Kingdom. - Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2011.- 155 p. doi: 10.1007/978-3-642-18012-5.
  20. Сдобняков, Н.Ю. Моделирование процессов коалесценции и спекания в моно- и биметаллических наносистемах. Монография / Н.Ю. Сдобняков, А.Ю. Колосов, С.С. Богданов. - Тверь: Изд-во Тверского государственного университета, 2021. - 168 с.
  21. Богданов, С.С. Особенности процесса кристаллизации в биметаллических наноструктурах под внешним давлением / С.С. Богданов, В.С. Мясниченко, А.Ю. Колосов и др // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2019. - Вып. 11. - С. 422-430. doi: 10.26456/pcascnn/2019.11.422.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).