Вибори директора
  1. Головна
  2. Структура
  3. Фізичне матеріалознавство та фізика міцності
  4. 44. Відділ прикладної математики та обчислювального експерименту в матеріалознавстві
  5. Роженко Н.М.
  6. Публікація

Оцінка енергетичних і пружних властивостей матеріалів на основі TiAlNb за результатами обчислювального експерименту від перших принципів

Л.І.Овсяннікова*,
 
Н.М.Роженко
 

Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України , Київ
avilon57@ukr.net
Usp. materialozn. 2021, 3:55-65
https://doi.org/10.15407/materials2021.03.055

Анотація

Представлено результати дослідження на атомному рівні кластерів на основі TiAlNb. Побудовано моделі та із застосуванням програмних комплексів Gaussian'03 та GAMESS отримано рівноважну геометрію і електронну структуру ізольованих кластерів, які представляють α-, γ-, α + γ- та β-фази TiAlNb. В рамках теорії електронної густини DFT розраховано повну енергію, геометрію, енергію зчеплення кластерів розміром 27, 59, 65 атомів, а також модуль об’ємної пружності ізольованого кластера β-фази TiAlNb і результат розповсюджено на твердотільні структури. Встановлено значення модуля об’ємної пружності матеріалу на основі Ti2AlNb — 163,6 ГПа.


Завантажити повний текст

АЛЮМІНИДИ ТИТАНУ, КОМП’ЮТЕРНЕ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО, ЛЕГУВАННЯ, МОДУЛІ ПРУЖНОСТІ

Посилання

1. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) special report on aviation and the global atmosphere. Intergovernmental Panel on Climate Change: Penner J.E., Lister D.H., Griggs D.J., Dokken D.J., McFarland M. (eds.) Cambridge University Press, 1999. 393 p.

2. Mayer S., Erdely P., Dieter F., Holec D., Kastenhuber M., Klein T. and Clemens H. Intermetallic β-solidifying γ-TiAl based alloys. From Fundamental Research to Application. Adv. Eng. Mat. 2017. Vol. 19 (4). P. 1600735—1600739. doi: https://doi.org/10.1002/adem.201600735

3. Zhang D., Dehm G., Clemens H. Effect of heat-treatments and hot-isostatic pressing on phase transformation and microstructure in a β/B2 containing γ-TiAl based alloy. Scr. Mater. 2000. Vol. 42 (11). P. 1065—1070. doi: https://doi.org/10.1002/adem.201600735

4. Бондар А.А., Вітусевич В.Т., Xехт У., Ремез М.В., Вобліков В.М., Циганенко Н.І., Євич Я.І., Подрезов Ю.М., Великанова Т.Я. Структура та властивості титаналюмінідних сплавів, легованих ніобієм і танталом. Порошкова металургія. 2011. № 7/8. C. 25—46.

5. Ремез М.В., Подрезов Ю.М., Бондар А.А., Вітусевич В.Т., Xехт У., Вобліков В.М., Циганенко Н.І., Євич Я.І., Великанова Т.Я. Структура та властивості сплавів на основі TiAl, легованих ніобієм та хромом. Порошкова металургія. 2016. № 1/2. C. 119—140.

6. Фирстов С.А. Горная И.Д., Подрезов Ю.Н. Комплексно легированные сплавы на основе алюминидов титана γ-TiAl/α2Ti3Al. Титан–2018: виробництво та застосування в Україні. Матеріали Міжнар. конф. (Київ, 11—13 червня 2018). Київ, 2018. 6 с.

7. Фирстов С.А., Горная И.Д., Подрезов Ю.Н., Бондарь А.А., Шереметьев А.В. Свойства сплавов на основе алюминидов титана γ-TiAl/α2Ti3Al при комплексном легировании. Специальная электрометаллургия. 2018. № 3/4. С. 28—32. doi: https://doi.org/10.15407/sem2018.03.05

8. Gamma Titanium Aluminide Alloys 2014: A Collection of Research on Innovation and Commercialization of Gamma Alloy Technology. Kim Y.W., Smarsly W., Lin J., Dimiduk D., & Appel F. (Eds.). Hoboken, NJ, USA: JohnWiley & Sons Inc, 2014. 84 p.

9. Appel F., Paul J.D.H., Oehring M. Gamma titanium aluminide alloys. Sci. Technology. Weinheim, 2011. 745 p. doi: https://doi.org/10.1002/9783527636204

10. Clemens H., Mayer S. Design, processing, microstructure, properties, and applications of advanced intermetallic TiAl alloys. Adv. Eng. Mat. 2013. Vol. 15 (4). P. 191—215. doi: https://doi.org/10.1002/adem.201200231

11. Clemens H., Wallgram W., Kremmer S., Güther V., Otto A., & Bartels A. Design of novel β-solidifying TiAl alloys with adjustable β/B2-phase fraction and excellent hot-workability, Adv. Eng. Mat. 2008. Vol. 10 (8), P. 707—713. doi: https://doi.org/10.1002/adem.200800164

12. Perdew J.P., Ernzerhof M., & Burke K. Rationale for mixing exact exchange with density functional approximations. J. Chem. Phys. 1996. Vol. 105 (22). P. 9982—9985. doi: https://doi.org/10.1063/1.472933

13. Perdew J.P., Burke K., & Ernzerhof M. Generalized gradient approximation made simple. Phys. Rev. Lett. 1996. Vol. 77 (18), P. 3865—3868 doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865

14. Huzinaga S., Andzelm J., Klobukowski M., Radzio-Andzelm E., Sakai Y., Tatewaki H. Gaussian Basis Sets for Molecular Calculations. Amsterdam: Elsevier, 1984. 425 p. 

15. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B., Scuseria G.E., Robb M.A., Cheeseman J.R., Montgomery J.A., Vreven Jr.T., Kudin K.N., Burant J.C., Millam J.M., Iyengar S.S., Tomasi J., Barone V., Mennucci B., Cossi M., Scalmani G., Rega N., Petersson G.A., Nakatsuji H., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakajima T., Honda Y., Kitao O., Nakai H., Klene M., Li X., Knox J.E., Hratchian H.P., Cross J.B., Adamo C., Jaramillo J., Gomperts R., Stratmann R.E., Yazyev O., Austin A.J., Cammi R., Pomelli C., Ochterski J.W., Ayala P.Y., Morokuma K., Voth G.A., Salvador P., Dannenberg J.J., Zakrzewski V.G., Dapprich S., Daniels A.D., Strain M.C., Farkas O., Malick D.K., Rabuck A.D., Raghavachari K., Foresman J.B., Ortiz J.V., Cui Q., Baboul A.G., Clifford S., Cioslowski J., Stefanov B.B., Liu G., Liashenko A., Piskorz P., Komaromi I., Martin R.L., Fox D.J., Keith T., Al-Laham M.A., Peng C.Y., Nanayakkara A., Challacombe M., Gill P.M.W., Johnson B., Chen W., Wong M.W., Gonzalez C. and Pople J.A. Gaussian 03. Revision B.03. Gaussian Inc. Pittsburgh PA, 2003. 354 p.

16. Schmidt M.W., Baldridge K.K., Boatz J.A., Elbert S.T., Gordon M.S., Jensen J.H., Koseki S., Matsunaga N., Nguyen K.A., Su S.J., Windus T.L., Dupuis M. & Montgomery J.A. General atomic and molecular electronic structure system. J. Comput. Chem. 1993. Vol. 14. P. 1347—1363. doi: https://doi.org/10.1002/jcc.540141112

17. Portmann S., & Lüthi H.P. MOLEKEL: An Interactive Molecular Graphics Tool. CHIMIA Internat. J. or Chem. 2000. Vol. 54 (12). P. 766—770.

18. Ovsyannikova L. Atomic structure and cohesion energy of ZnSe and CdSe clustres. Phys. Solid State. 2019. Vol. 61 (4). P. 673—679. doi: https://doi.org/10.1134/S1063783419040206

19. Овсянникова Л.И. Атомная структура и энергия когезии изолированных кластеров SiC. Физика твердого тела. 2020. Т. 62 (6). С. 974—978. doi: https://doi.org/10.21883/FTT.2020.06.49360.633

20. Lisenko A.A., Bekenev V.L., Ogorodnjkov V.V., Kartuzov V.V. Computer simulation of high entropy multi-component alloys within cluster approach. Математические модели и вычислительный эксперимент в материаловедении. К.: Ин-т пробл. материаловедения НАН Украины. 2012. Вып. 14. C. 134—141.

21. Картузов В.В., Роженко Н.М., Єфімова К.О., Данилюк В.М. Застосування результатів імітаційного моделювання структуроутворення високобористих сполук на атомному рівні для оцінки їхньої хімічної твердості. Успіхи матеріалознавства. 2020. Вып. 1. C. 8—16. doi: https://doi.org/10.15407/materials2020.01.008

22. Schuster J.C., & Palm M. Reassessment of the binary aluminum-titanium phase diagram. J. Phase Equilibria Diff. 2006. Vol. 27 (3) P. 255—277. doi: https://doi.org/10.1361/154770306X109809

23. Total Materia. The world’s most comprehensive materials database – Titanium Aluminide Alloys: Part One. Jul-2011. URL: https://www.totalmateria.com/

24. Лившиц Б.Г. Физические свойства металлов и сплавов. Москва: Машгиз, 1959. 366 с.

25. Fisher E.S., & Renken C.J. Adiabatic elastic moduli of single crystal alpha zirconium. J. Nuclear Mater. 1961. Vol. 4 (3), P. 311—315. doi: https://doi.org/10.1016/0022- 3115(61)90081-2

26. Schafrik R.E. Dynamic elastic moduli of the titanium aluminides. Metall Mater. Trans. 1977. Vol. 8 (6). Р. 1003—1006. doi: https://doi.org/10.1007/BF02661586

Публікації