Молекулярно-динамическое изучение устойчивости алюминиевых покрытий на железе

А.Е. Галашев, О.Р. Рахманова, В.А. Ковров, Ю.П. Зайков показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 01 октября 2019; Исправлена: 08 октября 2019; Принята: 08 октября 2019
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: А.Е. Галашев, О.Р. Рахманова, В.А. Ковров, Ю.П. Зайков. Молекулярно-динамическое изучение устойчивости алюминиевых покрытий на железе. Письма о материалах. 2019. Т.9. №4. С.436-441
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-4-436-441

Аннотация

Тонкая пленка алюминия на железной подложке при температурах 300 К и 1173 К.Среди доступных средств защиты для стали использование покрытий является наиболее популярным и экономичным методом. Защитить стальной электрод от агрессивных сред можно с помощью алюминиевого покрытия. Тонкая пленка алюминия на подложке из железа была исследована методом молекулярной динамики при нагреве в диапазоне температур от 300 К до 1500 К. В целом моделируемая система состояла из 2322 атомов. Для описания взаимодействий в системе использовался потенциал Финниса-Синклера. Наблюдалось значительное горизонтальное смещение отдельных атомов Al к краям пленки. Такое «распространение» защитной пленки создало условия для начала диффузии атомов железа в алюминий. Обнаружено, что некоторые атомы алюминия проникают в матрицу железа при температуре 873 К. Полная энергия системы показывает не только точку перехода в алюминии из твердого состояния в расплавленное, но также указывает на фазовый переход ОЦК–ГЦК при температуре 1173 K. Энергия связи атомов Al в решетке кристалла Fe меньше, чем энергия связи атомов железа в алюминиевой решетке. Рассчитанные коэффициенты диффузии для атомов Al и Fe показывают медленный рост в диапазоне температур 673 K 1500 K. Для описания диффузии в кристалле в молекулярно-динамической модели рассчитывается зависимая от температуры поправка к энергии активации. Температурная зависимость коэффициента диффузии атомов алюминия в кристалле железа может быть представлена как выражение Аррениуса с зависящим от температуры параметром энергетического барьера для диффузии.

Ссылки (25)

1. G. Diamantogiannis, Ch. Alk. Apostolopoulos, P. G. Nikolakopoulos. J. Mater. Civ. Eng. 27, 1094 (2015). Crossref
2. A. E. Galashev, O. R. Rakhmanova, O. A. Novruzova. High Temp. 49, 528 (2011). Crossref
3. N. Jakse, A. Pasture. Scientific Reports. 3, 3135 (2013). Crossref
4. G. Kasperovich, A. Meyer, L. Ratke. Int. Found. Res. 62, 8 (2010).
5. A. Inoue. Acta Mater. 48, 279 (2000). Crossref
6. A. L. Beltukov, S. G. Menshikova, V. I. Ladyanov. High Temp. 53, 491 (2015). Crossref
7. J. N. Kim, C. S. Lee, Y. S. Jin. Met. & Mater. Intern. 24, 1090 (2018). DOI: https://link.springer.com/article/. Crossref
8. S. Joung, W. Nam. Met. & Mater. Intern. 25, 34 (2019). DOI: https://link.springer.com/article/. Crossref
9. N. S. Stoloff, C. T. Liu, S. C. Deevi. Intermetallics. 8, 1313 (2000). Crossref
10. G. M. Hood. Phil. Mag. 21, 305 (1970). Crossref
11. V. Jindal, V. C. Srivastava, A. Das, R. N. Ghosh. Mater. Lett. 60, 1758 (2006). Crossref
12. B. Gao, S. Nalano, K. Kakimoto. Cryst. Growth Des. 12, 522 (2011). Crossref
13. A. May, L. Taleb, M. A. Belouchrani. 13th Intern. Conf. on Fracture. Beijing, China (2013) p. 1.
14. A. E. Galashev. Tech. Phys. 59, 467 (2014). Crossref
15. R. Komanduri, N. Chandrasekaran, L. M. Raff. Int. J. Mech. Sci. 43, 2237 (2001). Crossref
16. M. W. Finnis, J. E. Sinclair. Phil. Mag. A. 50, 45 (1984). Crossref
17. A. E. Galashev, L. A. Elshina. R. V. Muradymov. Rus. J. Phys. Chem. A. 90, 2444 (2016). Crossref
18. V. V. Alekseenko. Phys. Solid State. 50, 1848 (2008). Crossref
19. I. I. Novoselov, A. Yu. Kuksin, A. V. Yanilkin. Phys. Solid State. 56, 1025 (2014). Crossref
20. T. T. Lau, C. J. Först, X. Lin, J. D. Gale, S. Yip, K. J. van Vliet. Phys. Rev. Lett. 98, 2155011 (2007). Crossref
21. A. Ishii, S. Ogata, H. Kimizuka. Phys. Rev. B. 85, 0643031 (2012). Crossref
22. S. J. Plimpton. Comp. Phys. 117, 1 (1995). Crossref
23. Yu. P. Zaikov, V. A. Kovrov, I. V. Brodova, Yu. N. Shtefanyuk, V. K. Pingin, D. I. Vinogradov. Adv. Mater. Res. 1088, 250 (2015). Crossref
24. F. Kargl, H. Weis, T. Unruh, A. Meyer. J. Phys.: Conference Series. 340, 012077 (2012). DOI: http://iopscience.iop.org/article/. Crossref
25. B. Zhang. AIP Advances. 4, 017128 (2014). Crossref

Другие статьи на эту тему