Везде

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

Вы можете
Код статьи
S0044451024030118-1
DOI
10.31857/S0044451024030118
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Пономарева А. В.
  • Аффилиация: Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Том/ Выпуск
Том 165 / Номер выпуска 3
Страницы
410-423
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 ферромаг нитных 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 взаимодей ствия гамильтониана Гейзенберга. Проведен сравнительный анализ всех полученных свойств для тройных Fe–Cr–Si-сплавов с соответствующими значениями бинарных Fe–Cr-сплавов. Обнаружено, что добавле ние 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 опреде ляют стабильность разбавленных двойных сплавов. Продемонстрировано, что при добавлении кремния наблюдается увеличение упругой константы C44, значения констант C11, C12 и модулей упругости близ ки 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.
Ключевые слова
Дата публикации
26.07.2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
46

Библиография

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