Ab initio моделирование энергетических характеристик выделений карбида ванадия в ОЦК-железе

Автор: Мирзоев А.А., Верховых А.В.

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика @vestnik-susu-mmph

Статья в выпуске: 1 т.17, 2025 года.

Бесплатный доступ

Согласно экспериментальным исследованиям, выделения карбида ванадия значительно повышают твердость сталей. В то же время мало что известно о том, как происходит сам процесс. В этой статье в рамках теории функционала плотности выполнены расчеты ряда энергетических параметров, позволяющих понять, как образуется карбид ванадия, а также описать энергию его границы с ферритной фазой.

Ab initio моделирование, карбид ванадия, межфазная граница, энергия растворения, энергия связи

Короткий адрес: https://sciup.org/147247582

IDR: 147247582 | DOI: 10.14529/mmph250107

Список литературы Ab initio моделирование энергетических характеристик выделений карбида ванадия в ОЦК-железе

Голиков, И.Н. Ванадий в стали / И.Н. Голиков, М.И. Гольдштейн, И.И. Мурзин. – М.: Металлургия, 1968. – 291 с.
Density Functional Theory Calculations of Iron-Vanadium Carbide Interfaces and the Effect of Hydrogen / S.E. Restrepo, D. Di Stefano, M. Mrovec, A.T. Paxton // International Journal of Hydrogen Energy. – 2020. – Vol. 45, Iss. 3. – P. 2382–2389.
Perdew, J.P. Generalized Gradient Approximation Made Simple / J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof // Physical Review Letters. – 1996. – Vol. 77, Iss. 18. – P. 3865.
Kresse, G. Efficient Iterative Schemes for Ab Initio Total-Energy Calculations using a Plane-Wave Basis Set / G. Kresse, J. Furthmüller // Physical Review B. – 1996. – Vol. 54, Iss. 16. – P. 11169.
Olsson, P. Ab Initio Study of Solute Transition-Metal Interactions with Point Defects in BCC Fe / P. Olsson, T.P.C. Klaver, C. Domain // Physical Review B. – 2010. – Vol. 81, Iss. 5. – P. 054102.
Ludsteck A. Bestimmung der Ånderung der Gitterkonstanten und des Anisotropen Debye–Waller-Faktors von Graphit Mittels Neutronenbeugung im Temperaturbereich von 25 bis 1850° C / A. Ludsteck // Acta Crystallographica Section A: Crystal Physics, Diffraction, Theoretical and General Crystallography. – 1972. – Vol. 28, Iss. 1. – P. 59–65.
Kern, G. Ab Initio Molecular-Dynamics Studies of the Graphitization of Flat and Stepped Dia-mond (111) Surfaces / G. Kern, J. Hafner // Physical Review B. – 1998. – Vol. 58, Iss. 19. – P. 13167.
Jack, D.H. Invited Review: Carbides and Nitrides in Steel / D.H. Jack, K.H. Jack // Materials Sci-ence and Engineering. – 1973. – Vol. 11, Iss. 1. – P. 1–27.
Solubility of Carbon in α-Iron under Volumetric Strain and Close to the Σ5(310)[001] Grain Boundary: Comparison of DFT and Empirical Potential Methods / E. Hristova, R. Janisch, R. Drautz, A. Hartmaier // Computational Materials Science. – 2011. – Vol. 50, Iss. 3. – P. 1088–1096.
Hatcher, N. DFT-Based Tight-Binding Modeling of Iron-Carbon / N. Hatcher, G.K.H. Madsen, R. Drautz // Physical Review B. – 2012. – Vol. 86, Iss. 15. – P. 155115.
Schlirmann, E. Carburisation Equilibria of Alpha-Iron with Methane-Hydrogen Mixtures in the 600–800 °C Range / E. Schlirmann, T. Schmidt, F. Tillmann // Giesserei-Forschung. – 1967. – Vol. 19, Iss. 1. – P. 35–41.
Jiang, D.E., Carter, E.A. Carbon Dissolution and Diffusion in Ferrite and Austenite from First Principles / D.E. Jiang, E.A. Carter // Physical Review B. – 2003. – Vol. 67, Iss. 21. – P. 214103.
Interaction of Minor Alloying Elements of High-Cr Ferritic Steels with Lattice Defects: An Ab Initio Study / A. Bakaev, D. Terentyev, G. Bonny et al. // Journal of Nuclear Materials. – 2014. – Vol. 444, Iss. 1-3. – P. 237–246.
Effects of Dilute Substitutional Solutes on Interstitial Carbon in α-Fe: Interactions and Associat-ed Carbon Diffusion from First-Principles Calculations / P. Liu, W. Xing, X. Cheng et al. // Physical Review B. – 2014. – Vol. 90, Iss. 2. – P. 024103.
Lee, B.J. A Thermodynamic Study on the Fe-V-C System / B.J. Lee, D.N. Lee // Calphad. – 1991. – Vol. 15, Iss. 3. – P. 293–306.
Fors, D.H.R. Theoretical Study of Interface Structure and Energetics in Semicoherent Fe(001)/MX(001) Systems (M = Sc, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Hf, Ta; X = C or N) / D.H.R. Fors, G. Wahnström // Physical Review B. – 2010. – Vol. 82, Iss.19. – P. 195410.
Szost, B.A. Hydrogen-Trapping Mechanisms in Nanostructured Steels/ B.A.Szost, R.H.Vegter, P.E.J. Rivera-Díaz-del Castillo // Metall Mater Trans A. – 2013. – Vol.44, Iss. 4. – P. 4542–4550.
Takahashi, J. Origin of Hydrogen Trapping Site in Vanadium Carbide Precipitation / J.Takahashi, K. Kawakami, Y. Kobayashi // Acta Mater. – 2018. – Vol. 153. – P. 193–204.
Electronic Structures Mechanical and Thermal Properties of V–C Binary Compounds / X. Chong, Y. Jiang, R. Zhou, J. Feng // RSC Advances. – 2014. – Vol. 4, Iss. 85. – P. 44959–44971.
Fernández Guillermet, A Cohesive Properties and Vibrational Entropy of 3d-Transition Metal Carbides / A. Fernández Guillermet, G. Grimvall // Journal of Physics and Chemistry of Solids. – 1992. – Vol. 53, Iss. 1. – P. 105–125.
Frolov, T. Stable Nanocolloidal Structures in Metallic Systems / T. Frolov, Y. Mishin // Physi-cal Review Letters. – 2010. – Vol. 104, Iss. 5. – P. 055701.

Еще

Статья научная