Теоретична аналіза процесів фазоутворення в аморфних стопах системи Fe—Zr
Аналізу фазових перетворень у системі Fe—Zr було проведено за допомогою ab initio молекулярної динаміки та термодинамічного підходу. Представлено першопринципне моделювання методою молекулярної динаміки процесів аморфізації та кристалізації у системі Fe—Zr. Положення атомів у надкомірці Fe₂₉Zr₃ моде...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Металлофизика и новейшие технологии |
|---|---|
| Datum: | 2016 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
2016
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112612 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Теоретична аналіза процесів фазоутворення в аморфних стопах системи Fe—Zr / І. В. Плющай, Т. Л. Цареградська, О. О. Каленик, О. І. Плющай // Металлофизика и новейшие технологии. — 2016. — Т. 38, № 9. — С. 1233-1247. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-112612 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Плющай, І.В. Цареградська, Т.Л. Каленик, О.О. Плющай, О.І. 2017-01-23T18:42:49Z 2017-01-23T18:42:49Z 2016 Теоретична аналіза процесів фазоутворення в аморфних стопах системи Fe—Zr / І. В. Плющай, Т. Л. Цареградська, О. О. Каленик, О. І. Плющай // Металлофизика и новейшие технологии. — 2016. — Т. 38, № 9. — С. 1233-1247. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. 1024-1809 DOI: 10.15407/mfint.38.09.1233 PACS: 61.43.Dq, 64.70.pe, 64.75.Nx, 71.15.Mb, 71.15.Pd, 71.20.Be, 71.23.Cq, 82.60.Lf https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112612 Аналізу фазових перетворень у системі Fe—Zr було проведено за допомогою ab initio молекулярної динаміки та термодинамічного підходу. Представлено першопринципне моделювання методою молекулярної динаміки процесів аморфізації та кристалізації у системі Fe—Zr. Положення атомів у надкомірці Fe₂₉Zr₃ моделювалися шляхом числового відпалу методою функціоналу густини в узагальненому ґрадієнтному наближенні. Обговорюються зміни густини електронних станів надкомірки Fe₂₉Zr₃ при рідинно—аморфно—кристалічному фазовому переході. Найбільш помітною відмінністю між електронними спектрами рідкої й аморфної фаз є поява псевдощілини на рівні Фермі, що корелює з електронним критерієм термостабільности аморфних металевих стопів Нагеля—Таука. Подальший відпал в ізотермічно/ізоентальпійному ансамблі при більш високих температурах приводить до різкої зміни електронного спектра та перегрупування атомів, що ми приписуємо першій стадії кристалізації аморфного стопу. В рамках термодинамічного підходу було побудовано концентраційну залежність відносної інтеґральної Ґіббсової вільної енергії для вихідної аморфної фази; ця залежність має специфічну S-подібну форму, що вказує на тенденцію стопів до фазового розшарування. Термодинамічна метода підтвердила, що процеси формування фаз у бінарних стопах системи Fe—Zr проходять у 2 етапи: спочатку відбуваються процеси фазового розшарування на дві аморфні фази за типом спинодального розпаду, потім – кристалізації кожної аморфної фази. Розрахована концентраційна область аморфізації бінарних стопів системи Fe—Zr добре узгоджується з експериментальними даними. Анализ фазовых превращений в системе Fe—Zr был проведён с помощью ab initio молекулярной динамики и термодинамического подхода. Представлено первопринципное моделирование методом молекулярной динамики процессов аморфизации и кристаллизации в системе Fe—Zr. Положения атомов в сверхъячейке Fe₂₉Zr₃ моделировались путём числового отжига методом функционала плотности в обобщённом градиентном приближении. Обсуждаются изменения плотности электронных состояний сверхъячейки Fe₂₉Zr₃ при жидкостно—аморфно—кристаллическом фазовом переходе. Наиболее заметным отличием между электронными спектрами жидкой и аморфной фаз является появление псевдощели на уровне Ферми, что коррелирует с электронным критерием термостабильности аморфных металлических сплавов Нагеля—Таука. Дальнейший отжиг в изотермично/изоэнтальпийном ансамбле при более высоких температурах приводит к резкому изменению электронного спектра и перегруппировке атомов, которую мы приписываем первой стадии кристаллизации аморфного сплава. В рамках термодинамического подхода была построена концентрационная зависимость относительной интегральной свободной энергии Гиббса для исходной аморфной фазы; эта зависимость имеет специфическую S-образную форму, что указывает на тенденцию сплавов к фазовому расслоению. Термодинамический метод подтвердил, что процессы формирования фаз в бинарных сплавах системы Fe—Zr проходят в 2 этапа: сначала происходят процессы фазового расслоения на две аморфные фазы по типу спинодального распада, затем – кристаллизации каждой аморфной фазы. Рассчитанная концентрационная область аморфизации бинарных сплавов системы Fe—Zr хорошо согласуется с экспериментальными данными. The thermodynamic and ab initio molecular-dynamics approaches are applied to analyse the phase transitions in the Fe—Zr system. First-principles molecular-dynamics simulations of the amorphization and crystallization processes in the Fe—Zr system are presented. The atomic positions in the Fe₂₉Zr₃ supercell are modelled by simulating annealing with usage of the density functional theory in the generalized gradient approximation. Changes in the electron density of states for the Fe₂₉Zr₃ supercell under liquid—amorphous—crystalline phase transitions are discussed. The most marked difference between the electronic spectra of the liquid and amorphous phases is a pseudogap at the Fermi level that is consistent with the Nagel—Tauc electronic criterion of the amorphous metallic-alloy thermal stability. Further simulating annealing in the isothermal/isenthalpic ensemble under the higher temperatures leads to the drastically changes of the electronic spectrum and rearrangement of atoms, which we assign to the first stage of the amorphous-alloy crystallization. The concentration dependence of relative integral Gibbs’ free energy for the initial amorphous α-phase are constructed; this dependence has a specific S-shaped appearance (due to both the great value of relative volume change during the formation of the alloy and the negative value of entropy) that indicates a tendency of alloys to phase separation. The thermodynamic method confirms that the processes of phase formation in binary alloys of Fe—Zr system pass in two stages: at first, the processes of phase separation into two amorphous phases by means of the spinodal mechanism are observed; then, each phase of amorphous ones resulting from separation begins to crystallise. The concentration area of amorphization of Fe—Zr system alloys is calculated; the results are in a good agreement with experimental data. uk Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Металлофизика и новейшие технологии Фазовые превращения Теоретична аналіза процесів фазоутворення в аморфних стопах системи Fe—Zr Теоретический анализ процессов фазообразования в аморфных сплавах системы Fe—Zr The Theoretical Analysis of Phase-Formation Processes in Amorphous Alloys of Fe—Zr System Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Теоретична аналіза процесів фазоутворення в аморфних стопах системи Fe—Zr |
| spellingShingle |
Теоретична аналіза процесів фазоутворення в аморфних стопах системи Fe—Zr Плющай, І.В. Цареградська, Т.Л. Каленик, О.О. Плющай, О.І. Фазовые превращения |
| title_short |
Теоретична аналіза процесів фазоутворення в аморфних стопах системи Fe—Zr |
| title_full |
Теоретична аналіза процесів фазоутворення в аморфних стопах системи Fe—Zr |
| title_fullStr |
Теоретична аналіза процесів фазоутворення в аморфних стопах системи Fe—Zr |
| title_full_unstemmed |
Теоретична аналіза процесів фазоутворення в аморфних стопах системи Fe—Zr |
| title_sort |
теоретична аналіза процесів фазоутворення в аморфних стопах системи fe—zr |
| author |
Плющай, І.В. Цареградська, Т.Л. Каленик, О.О. Плющай, О.І. |
| author_facet |
Плющай, І.В. Цареградська, Т.Л. Каленик, О.О. Плющай, О.І. |
| topic |
Фазовые превращения |
| topic_facet |
Фазовые превращения |
| publishDate |
2016 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Металлофизика и новейшие технологии |
| publisher |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Теоретический анализ процессов фазообразования в аморфных сплавах системы Fe—Zr The Theoretical Analysis of Phase-Formation Processes in Amorphous Alloys of Fe—Zr System |
| issn |
1024-1809 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112612 |
| citation_txt |
Теоретична аналіза процесів фазоутворення в аморфних стопах системи Fe—Zr / І. В. Плющай, Т. Л. Цареградська, О. О. Каленик, О. І. Плющай // Металлофизика и новейшие технологии. — 2016. — Т. 38, № 9. — С. 1233-1247. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT plûŝaiív teoretičnaanalízaprocesívfazoutvorennâvamorfnihstopahsistemifezr AT caregradsʹkatl teoretičnaanalízaprocesívfazoutvorennâvamorfnihstopahsistemifezr AT kalenikoo teoretičnaanalízaprocesívfazoutvorennâvamorfnihstopahsistemifezr AT plûŝaioí teoretičnaanalízaprocesívfazoutvorennâvamorfnihstopahsistemifezr AT plûŝaiív teoretičeskiianalizprocessovfazoobrazovaniâvamorfnyhsplavahsistemyfezr AT caregradsʹkatl teoretičeskiianalizprocessovfazoobrazovaniâvamorfnyhsplavahsistemyfezr AT kalenikoo teoretičeskiianalizprocessovfazoobrazovaniâvamorfnyhsplavahsistemyfezr AT plûŝaioí teoretičeskiianalizprocessovfazoobrazovaniâvamorfnyhsplavahsistemyfezr AT plûŝaiív thetheoreticalanalysisofphaseformationprocessesinamorphousalloysoffezrsystem AT caregradsʹkatl thetheoreticalanalysisofphaseformationprocessesinamorphousalloysoffezrsystem AT kalenikoo thetheoreticalanalysisofphaseformationprocessesinamorphousalloysoffezrsystem AT plûŝaioí thetheoreticalanalysisofphaseformationprocessesinamorphousalloysoffezrsystem |
| first_indexed |
2025-12-07T18:53:40Z |
| last_indexed |
2025-12-07T18:53:40Z |
| _version_ |
1850876750876114944 |
| description |
Аналізу фазових перетворень у системі Fe—Zr було проведено за допомогою ab initio молекулярної динаміки та термодинамічного підходу. Представлено першопринципне моделювання методою молекулярної динаміки процесів аморфізації та кристалізації у системі Fe—Zr. Положення атомів у надкомірці Fe₂₉Zr₃ моделювалися шляхом числового відпалу методою функціоналу густини в узагальненому ґрадієнтному наближенні. Обговорюються зміни густини електронних станів надкомірки Fe₂₉Zr₃ при рідинно—аморфно—кристалічному фазовому переході. Найбільш помітною відмінністю між електронними спектрами рідкої й аморфної фаз є поява псевдощілини на рівні Фермі, що корелює з електронним критерієм термостабільности аморфних металевих стопів Нагеля—Таука. Подальший відпал в ізотермічно/ізоентальпійному ансамблі при більш високих температурах приводить до різкої зміни електронного спектра та перегрупування атомів, що ми приписуємо першій стадії кристалізації аморфного стопу. В рамках термодинамічного підходу було побудовано концентраційну залежність відносної інтеґральної Ґіббсової вільної енергії для вихідної аморфної фази; ця залежність має специфічну S-подібну форму, що вказує на тенденцію стопів до фазового розшарування. Термодинамічна метода підтвердила, що процеси формування фаз у бінарних стопах системи Fe—Zr проходять у 2 етапи: спочатку відбуваються процеси фазового розшарування на дві аморфні фази за типом спинодального розпаду, потім – кристалізації кожної аморфної фази. Розрахована концентраційна область аморфізації бінарних стопів системи Fe—Zr добре узгоджується з експериментальними даними.
Анализ фазовых превращений в системе Fe—Zr был проведён с помощью ab initio молекулярной динамики и термодинамического подхода. Представлено первопринципное моделирование методом молекулярной динамики процессов аморфизации и кристаллизации в системе Fe—Zr. Положения атомов в сверхъячейке Fe₂₉Zr₃ моделировались путём числового отжига методом функционала плотности в обобщённом градиентном приближении. Обсуждаются изменения плотности электронных состояний сверхъячейки Fe₂₉Zr₃ при жидкостно—аморфно—кристаллическом фазовом переходе. Наиболее заметным отличием между электронными спектрами жидкой и аморфной фаз является появление псевдощели на уровне Ферми, что коррелирует с электронным критерием термостабильности аморфных металлических сплавов Нагеля—Таука. Дальнейший отжиг в изотермично/изоэнтальпийном ансамбле при более высоких температурах приводит к резкому изменению электронного спектра и перегруппировке атомов, которую мы приписываем первой стадии кристаллизации аморфного сплава. В рамках термодинамического подхода была построена концентрационная зависимость относительной интегральной свободной энергии Гиббса для исходной аморфной фазы; эта зависимость имеет специфическую S-образную форму, что указывает на тенденцию сплавов к фазовому расслоению. Термодинамический метод подтвердил, что процессы формирования фаз в бинарных сплавах системы Fe—Zr проходят в 2 этапа: сначала происходят процессы фазового расслоения на две аморфные фазы по типу спинодального распада, затем – кристаллизации каждой аморфной фазы. Рассчитанная концентрационная область аморфизации бинарных сплавов системы Fe—Zr хорошо согласуется с экспериментальными данными.
The thermodynamic and ab initio molecular-dynamics approaches are applied to analyse the phase transitions in the Fe—Zr system. First-principles molecular-dynamics simulations of the amorphization and crystallization processes in the Fe—Zr system are presented. The atomic positions in the Fe₂₉Zr₃ supercell are modelled by simulating annealing with usage of the density functional theory in the generalized gradient approximation. Changes in the electron density of states for the Fe₂₉Zr₃ supercell under liquid—amorphous—crystalline phase transitions are discussed. The most marked difference between the electronic spectra of the liquid and amorphous phases is a pseudogap at the Fermi level that is consistent with the Nagel—Tauc electronic criterion of the amorphous metallic-alloy thermal stability. Further simulating annealing in the isothermal/isenthalpic ensemble under the higher temperatures leads to the drastically changes of the electronic spectrum and rearrangement of atoms, which we assign to the first stage of the amorphous-alloy crystallization. The concentration dependence of relative integral Gibbs’ free energy for the initial amorphous α-phase are constructed; this dependence has a specific S-shaped appearance (due to both the great value of relative volume change during the formation of the alloy and the negative value of entropy) that indicates a tendency of alloys to phase separation. The thermodynamic method confirms that the processes of phase formation in binary alloys of Fe—Zr system pass in two stages: at first, the processes of phase separation into two amorphous phases by means of the spinodal mechanism are observed; then, each phase of amorphous ones resulting from separation begins to crystallise. The concentration area of amorphization of Fe—Zr system alloys is calculated; the results are in a good agreement with experimental data.
|