Статьи автора

МЕХАНИЗМЫ ДИФФУЗИИ ЖЕЛЕЗА В α-Ti

Номер выпуска 6 от 01.06.2024

В рамках теории переходного состояния и метода проекционных присоединенных волн проведено изучение механизмов диффузии железа в α-Ti. Рассчитаны энергии образования дефектов внедрения и замещения, а также барьеры миграции железа в α-Ti вдоль возможных путей как по междоузельному, так и вакансионному механизму. Подтверждено, что наиболее предпочтительной позицией для внедрения атома железа является краудион, энергия образования которого лишь на 0.17 эВ выше, чем образование дефекта замещения титана железом. Методом Лэндмана получены аналитические выражения для температурных коэффициентов диффузии железа в двух кристаллографических направлениях для междоузельного механизма. В целом коэффициенты диффузии железа в α-Ti и ее анизотропия согласуются с экспериментальными данными, тогда как соответствующие коэффициенты диффузии для вакансионного механизма на несколько порядков меньше. Полученные результаты позволяют заключить, что аномально быстрая диффузия железа в α-Ti обусловлена междоузельным механизмом.

119 0

Влияние примесей на адсорбцию кислорода на поверхности Ti5Si3(0001)

Номер выпуска 6 от 01.06.2023

Методом проекционных присоединенных волн в рамках теории функционала электронной плотности изучено влияние примесей простых и переходных металлов, а также примесей внедрения (В, С, N) на адсорбцию кислорода на поверхности силицида титана Ti5 Si3. Показано, что наибольшее изменение энергии адсорбции наблюдается для примесей второй половины 3d-5d-периодов, замещающих титан. Простые металлы и примеси внедрения также ведут к понижению взаимодействия кислорода с поверхностью. Проведенный анализ локальных плотностей электронных состояний, распределения разности зарядовой плотности, зарядового переноса и заселенности связей кислорода с ближайшими атомами позволил вскрыть особенности влияния примесей на химическую связь кислорода с поверхностью силицида титана. Обсуждаются факторы, ответственные за увеличение/уменьшение энергии адсорбции кислорода на легированной поверхности. Выявлена корреляция между изменением энергией адсорбцией и электроотрицательностью примесей.

62 0

Влияние примесей на адгезию на границе раздела TiAl/Al₂O₃

Номер выпуска 3 от 01.09.2023

Методом проекционных присоединенных волн в рамках теории функционала плотности изучено влияние примесей замещения на адгезию на границе раздела TiAl(111)/Al₂O₃(0001) с кислородным окончанием оксида. Показано, что переходные металлы и некоторые s,p-элементы, замещающие интерфейсный атом титана, приводят к уменьшению адгезии, тогда как элементы VB и VIB групп на Al-подрешетке незначительно усиливают химическую связь на границе раздела. Рассчитанные локальные плотности электронных состояний, распределения зарядовой плотности, заселенности перекрывания для связей интерфейсных атомов и другие электронные характеристики позволили выявить ключевые факторы, влияющие на адгезию на границе раздела сплав-оксид. Установлена корреляция между влиянием примеси на энергию связи на внутренней и внешней границах раздела. Сопоставление результатов с данными для границы раздела с обогащенным титаном сплавом Ti₃Al показывает, что прочность интерфейса ослабевает с понижением содержания Ti в сплаве.

0

ОСОБЕННОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ПРИМЕСНЫХ ДЕФЕКТОВ В α-Ti И α2-Ti3Al

Номер выпуска 1 от 01.07.2025

Методом проекционных присоединенных волн рассчитаны энергии образования дефектов внедрения и замещения, заселенности орбиталей Гамильтона, локализация электронов, объем Вороного и другие характеристики α-Ti и α2-Ti3Al. Показано, что металлические примеси предпочитают занимать междоузельные позиции с низкой локализацией электронов. Энергетически предпочтительной позицией внедрения в α-Ti для большинства примесей является краудион между атомами Ti, расположенными в смежных плоскостях (0001), тогда как в α2-Ti3Al сплаве — гексаэдрическая позиция в центре титанового треугольника. Их предпочтительность обусловлена в основном химическим вкладом в энергию образования дефекта. В целом наличие алюминия в сплаве приводит к повышению энергии образования дефектов. В α-Ti энергия замещения для 3d-металлов середины ряда лишь на 0.13–0.67 эВ ниже, чем энергия внедрения в краудион, тогда как для металлов IIIA группы эта разница существенно выше (2.60–3.13 эВ). Напротив, заселенность орбиталей Гамильтона для переходных металлов середины 3d-периода является максимальной и составляет 3.9–4.7 эВ. Подобная тенденция характерна и для α2-Ti3Al: меньшая разница в энергии образования дефектов замещения и внедрения, более прочная связь примеси в позиции внедрения. Локализация электронов повышается вблизи примесей простых металлов, что свидетельствует о повышении ковалентного вклада в механизм их химической связи в позициях внедрения.

7 0