Влияние энергий взаимодействия между атомами углерода в ГЦК-железе на концентрационную зависимость активности углерода
Автор: Ридный Ярослав Максимович, Мирзоев Александр Аминулаевич, Мирзаев Джалал Аминулович
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Рубрика: Физическая химия и физика металлургических систем
Статья в выпуске: 3 т.16, 2016 года.
Бесплатный доступ
В программном пакете WIEN2k проведён расчёт из первых принципов энергий взаимодействия между атомами углерода в ГЦК-железе. Они составили E1 = 0,06 эВ, E2 = 0,1 эВ и E3 = 0,005 эВ (энергии взаимодействия между атомами углерода, находящимися в первой, второй и третьей координационных сферах подрешётки ГЦК-железа). Для расчётов использовался полнопотенциальный метод линейных присоединённых плоских волн LAPW с учетом обобщенного градиентного приближения PBE-GGA в суперячейке из 32 атомов железа с периодическими граничными условиями. Это наиболее точный метод, используемый в рамках теории функционала плотности. Для проверки достоверности найденных значений энергий на их основе методом Монте-Карло построена концентрационная зависимость активности углерода в ГЦК-железе. Показано хорошее качественное согласие кривой активности, полученной при использовании найденных значений энергий взаимодействия C-C, с экспериментальной кривой, что говорит о достоверности полученных параметров взаимодействия и адекватности использованной модели парамагнитного состояния. Использование данных о взаимодействии в третьей координационной сфере не влияет существенно на результаты расчета. Это объясняется очень низким значением энергии взаимодействия между атомами углерода в ГЦК-железе в третьей координационной сфере.
Первопринципное моделирование, гцк-железо, примеси углерода, монте-карло
Короткий адрес: https://sciup.org/147157039
IDR: 147157039 | DOI: 10.14529/met160304
Список литературы Влияние энергий взаимодействия между атомами углерода в ГЦК-железе на концентрационную зависимость активности углерода
- Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия/Я.С. Уманский, Ю.А. Скаков, А.Н. Иванов, Л.Н. Расторгуев. -М.: Металлургия, 1982. -632 c.
- Курдюмов, Г.В. Превращения в железе и стали/Г.В. Курдюмов, Л.М. Утевский, Р.И. Энтин. -М.: Наука, 1977. -236 c.
- Хачатурян, А.Г. Углерод в мартенсите стали. Несовершенства кристаллического строения и мартенситные превращения/А.Г. Хачатурян. -М.: Наука, 1971. -C. 34-45.
- Kaufman, L. Thermodynamics of bainite reaction/L. Kaufman, S.V. Radcliffe, M. Cohen//Decomposition of Austenite by Diffusional Processes. -AIME, New York: Interscience Publ., 1962. -P. 313-352.
- Могутнов, Б.М. Термодинамика железо-углеродистых сплавов/Б.М. Могутнов, Н.А. Томилин, Л.А. Шварцман. -М.: Металлургия, 1972. -C. 328.
- Dünwald, H. Thermodynamische Untersuchungen zum System Eisen-Kohlenstoff-Sauerstoff/H. Dünwald, C. Wagner//Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. -1931. -Vol. 199, no. 1. -P. 321-346 DOI: 10.1002/zaac.19311990132
- Темкин, М.И. Активность углерода в аустените/М.И. Темкин, Л.А. Шварцман//Журнал физической химии. -1949. -№ 6. -С. 755-760.
- Большов, Л.А. Изучение ближнего порядка в аустентите системы Fe-C методами статистической теории и Монте-Карло/Л.А. Большов, В.Н. Суслов//Физика металлов и металловедение. -2004. -Т. 98, № 6. -C. 3-7.
- Гаврилюк, В.Г. Распределение углерода в стали/В.Г. Гаврилюк. -Киев: Наукова Думка, 1987. -208 с.
- Надутов, В.М. Межатомное взаимодействие и распределение атомов внедрения в железо-азотистых и железо-углеродистых сплавах: автореферат дис. … д-ра физ.-мат. наук/В.М. Надутов. -Киев: ИМФ НАН Украины им. Г.В. Курдюмова, 1996. -55 с.
- Blanter, M.S. Interaction of interstitial carbon atoms in austenite/M.S. Blanter//Journal of Alloys and Compounds. -1999. -Vol. 291. -P. 167-174 DOI: 10.1007/BF02474886
- Sozinov, A.L. C-C interaction in iron-base austenite and interpretation of mossbauer spectra/A.L. Sozinov, A.G. Balanyuk, V.G. Gavriljuk//Acta marerelia. -1997. -Vol. 45, no. 1. -P. 225-232 DOI: 10.1016/S1359-6454(96)00138-3
- Oda, K. Local interactions in carbon-carbon and carbon-M (M: Al, Mn, Ni) atomic pairs in FCC γ-iron/K. Oda, H. Fujimura, H. Ino//Journal of Physics: Condensed Matter. -1994. -Vol. 6, no. 3. -P. 679-692 DOI: 10.1088/0953-8984/6/3/008
- Ридный, Я.М. Примеси углерода в парамагнитном ГЦК-железе: Ab initio моделирование энергетических параметров/Я.М. Ридный, А.А. Мирзоев, Д.А. Мирзаев//Вестник ЮУрГУ. Серия «Математика. Механика. Физика». -2015. -Т. 7, № 2. -С. 56-63.
- Ридный, Я.М. Расчёт активности углерода в ГЦК-железе методом Монте-Карло/Я.М. Ридный, А.А. Мирзоев//Наука ЮУрГУ: материалы 68-й науч. конф. Секции естественных наук. -Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2016. -С 93-98.
- Schwarz, К. Electronic structure calculations of solids using the WIEN2k package for material science/K. Schwarz, P. Blaha, G.K.H. Madsen//Computer Physics Communications. -2002. -Vol. 147. -P. 71-76 DOI: 10.1016/S0010-4655(02)00206-0
- ODSS(Ordered-Disordered-Solid-Solution) Ver.1.-binar Программа расчета неупорядоченных сверхячеек для моделирования твердых растворов замещения/Р.З. Деянов, Н.Н. Еремин, В.С. Урусов. -М., 2006-2007.
- Ридный, Я.М. Ab-initio моделирование энергии растворения атома углерода в парамагнитном ГЦК-железе/Я.М. Ридный, А.А. Мирзоев, Д.А. Мирзаев//Вестник ЮУрГУ. Серия «Математика. Механика. Физика». -2014. -Т. 6, № 3. -С. 86-91.
- Ban-ya, S. Thermodynamic of Austenitic Fe-C Alloys/S. Ban-ya, J.F. Elliott, J. Chipman//Metallurgical Transactions. -1970. -Vol. 1. -P. 1313-1320 DOI: 10.1007/BF02900248
- Murch, G.E. Computer simulation of the carbon activity in austenite/G.E. Murch, R.J. Thorn//Acta Metalurgica. -1979. -Vol. 27. -P. 201-204 DOI: 10.1016/0001-6160(79)90097-X
- Пономарёва, А.В. Энергия взаимодействия примесей углерода в парамагнитном γ-железе/А.В. Пономарёва, Ю.Н. Горностырёв, И.А. Абрикосов//Журнал экспериментальной и теоретической физики. -2015. -Т. 147, № 3. -P. 827-836 DOI: 10.1134/S1063776115020193
