КОМП’ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ДИФУЗІЇ МІЧЕНИХ АТОМІВ В УПОРЯДКОВАНОМУ СПЛАВІ З L12 СТРУКТУРОЮ

Володимир Миколайович БЕЗПАЛЬЧУК, Олександр Олегович БОГАТИРЬОВ, Андрій ихайлович ГУСАК

Abstract


У роботі представлено опис нової моделі дифузії мічених атомів (без використання співвідношення Ейнштейна) і кінетики впорядкування в бінарній системі Ni3Al з ГЦК граткою і структурою L12, на базі Кінетичного Середньопольового методу (Kinetic Mean Field – KMF). На основі даного нового методу визначено коефіцієнти дифузіїі, а також енергії активації для кожного з компонентів з використанням обмінного та вакансійного механізму дифузії.

Система була змодельована з фіксованими значеннями парних енергій взаємодій і енергією сідлової точки, наближених до рівноважних властивостей. Моделювання дифузії мічених атомів Ni і Al в системі Ni3Al дало вищу дифузію атомів Ni, що пов’язано з легшою підрешітковою дифузією атомів Ni в структурі L12 системи Ni3Al. Також отримано вищу енергію активації для мічених атомів Al і її близьке значення до енергії активації кінетики впорядкування. Модельні експерименти кінетики впорядкування показали, що на відміну від обмінного механізму при вакансійному механізмі кінетика впорядкування в L12 описується двома часами релаксації.

Keywords


дифузія мічених атомів, впорядкування, середньопольовий метод, вакансії, моделювання

References


Binder K. Introduction: Theory and “technical” aspects of Monte Carlo simulations. / K. Binder. – Springer Berlin Heidelberg, 1986.

Murch, G. E. Diffusion in crystalline solids. / G. E. Murch. – Academic Press, 2012.

Kozubski, R. Long-range order kinetics in Ni3Al-based intermetallic compounds with L12-type superstructure / R. Kozubski, // Progress in materials science, 41(1). – 1997. – pp. 1-59.

Martin, G. Atomic mobility in Cahn’s diffusion model / G. Martin // Physical Review B,41(4). – 1990. – p. 2279.

Erdélyi, Z. Interface sharpening instead of broadening by diffusion in ideal binary alloys / Z. Erdélyi, I. A. Szabó, & D. L. Beke // Physical review letters, 89(16). – 2002. – 165901.

Erdélyi, Z. Transient interface sharpening in miscible alloys / Erdélyi, Z., Sladecek, M., Stadler, L. M., Zizak, I., Langer, G. A., Kis-Varga, M., & Sepiol, B. // Science,306(5703). – 2004. – p. 1913-1915.

Erdélyi, Z. Nonparabolic nanoscale shift of phase boundaries in binary systems with restricted solubility / Z. Erdélyi, G. L. Katona & D. L. Beke // Physical Review B,69(11). – 2004. – 113407.

Erdélyi, Z. Dissolution and off-stoichiometric formation of compound layers in solid state reactions / Z. Erdélyi, D. L. Beke & A. Taranovskyy // Applied Physics Letters, 92(13). – 2008. – 133110.

Storozhuk, N. V. Mean-field and quasi-phase-field models of nucleation and phase competition in reactive diffusion / N. V. Storozhuk, K. V. Sopiga & A. M. Gusak // Philosophical Magazine, 93(16). – 2013. – p. 999-2012.

Erdélyi, Z. Stochastic kinetic mean field model / Erdélyi, Z., Pasichnyy, M., Bezpalchuk, V., Tomán, J. J., Gajdics, B., & Gusak, A. M. // Computer Physics Communications, 204. – 2016. – p. 31-37.

Bogolyubov, N. N. The dynamical theory in statistical physics. – Hindustan, 1965

Gurov, K. P. A Description of Interdiffusion in Alloys With an Arbitrary Capacity of Vacancy Sinks / K. P. Gurov & A. M. Gusak // Fiz. Met. Metalloved., 59(6). – 1985. – pp. 1062-1066.

Rymar, О. М. Role of nonequilibrium vacancies at interdiffusion in a crystal without sinks / О. М. Rymar & А. М. Gusak // Cherkasy University Bulletin: Physical and Mathematical Sciences, 349(16). – 2016.

Безпальчук, В. М. Узагальнення кінетичного середньопольового методу на вакансійний механізм та його застосування до опису спинодального розпаду / В. М. Безпальчук & А. М. Гусак // Металлофизика и новейшие технологии, (37, № 12). – 2015. – C. 1583-1593.

Oramus, P. Monte Carlo computer simulation of order-order kinetics in the L 1 2-ordered Ni 3 Al binary system / P. Oramus, R. Kozubski, V. Pierron-Bohnes, M. C. Cadeville & W. Pfeiler // Physical Review B, 63(17). – 2001. – pp. 174109.

Bezpalchuk V. M. Application of the Stochastic Kinetic Mean Field model (SKMF) to ordering in macro- and nanosystems with FCC lattice / V. M. Bezpalchuk, M.O. Pasichnyy, A. M. Gusak // Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 38. – 2016. – pp. 1135-1144

Frank, S. T. Self‐Diffusion of Ni in Single and Polycrystals of Ni3Al. A Study of SIMS and Radiotracer Analysis / S. T. Frank, U. Södervall & C. Herzig // Physica status solidi (b), 191(1).– 1995. – pp. 45-55.

Divinski, S.V. Solute diffusion of Al-substituting elements in Ni3Al and the diffusion mechanism of the minority component / S.V. Divinski, S. T. Frank, U. Södervall & Ch. Herzig // Acta Mater. 46. – 1998. – p. 4369


Full Text: PDF (Українська)

Refbacks

  • There are currently no refbacks.
Archive
2014 18 38
2015 18 38
2016 1-2  

User

Journal Content

Browse

Language