Температура плавления наночастиц Ti и TiAl в вакууме и в матрице Al в зависимости от их диаметра: молекулярно-динамическое исследование

Г.М. Полетаев ORCID logo , А.А. Ситников, В.Ю. Филимонов показать трудоустройства и электронную почту
Получена 09 апреля 2021; Принята 26 апреля 2021;
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: Г.М. Полетаев, А.А. Ситников, В.Ю. Филимонов. Температура плавления наночастиц Ti и TiAl в вакууме и в матрице Al в зависимости от их диаметра: молекулярно-динамическое исследование. Письма о материалах. 2021. Т.11. №2. С.204-208
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-2-204-208

Аннотация

Методом молекулярной динамики исследуется зависимость температуры плавления наночастиц Ti и TiAl от их диаметра в вакууме и в алюминиевой матрицеМетодом молекулярной динамики проведено исследование зависимости температуры плавления наночастиц Ti и TiAl от их диаметра в вакууме и в алюминиевой матрице с использованием EAM потенциалов Зоупа и Мишина. Рассматривались частицы диаметром от 2.5 до 12 нм. Полученные значения температуры плавления хорошо совпали с аппроксимационными кривыми, построенными из соображения, что снижение температуры плавления пропорционально отношению площади поверхности частицы к ее объему. При этом значения температуры плавления частиц Ti и TiAl в алюминиевой матрице оказались ниже, чем частиц в вакууме, что объясняется размытием и разупорядочением границы раздела вследствие взаимной диффузии. По мере увеличения размера частиц в вакууме и алюминии значения их температуры плавления стремились к одной и той же величине, что объясняется снижением роли размытой из‑за диффузии границы раздела с ростом диаметра частицы. Плавление частиц начиналось с поверхности. Скорость движения фронта плавления зависела от температуры и возрастала с повышением температуры. В случае частиц в матрице алюминия, при температурах близких к температуре плавления частицы, взаимная диффузия существенно ускорялась из‑за плавления приграничного слоя частицы. Проникающие в частицу атомы Al ускоряли движение фронта плавления, быстро занимая очередной разрушенный слой частицы.

Ссылки (24)

1. S. G. Grigorenko, G. M. Grigorenko, O. M. Zadorozhnuk. Modern electrometallurgy. 128 (3), 51 (2017). (in Russian) [С. Г. Григоренко, Г. М. Григоренко, О. М. Задорожнюк. Современная электрометаллургия. 128 (3), 51 (2017).]. Crossref
2. J. Lapin. Proceedings of the Metal. 19 (21.5), 2019 (2009).
3. T. Tetsui. Rare Metals. 30, 294 (2011). Crossref
4. T. Voisin, J.-P. Monchoux, A. Couret. In: Spark Plasma Sintering of Materials (Ed. by P. Cavaliere). Springer, Switzerland (2019) pp. 713 - 737.
5. V. V. Boldyrev, K. Tkacova. Journal of Materials Synthesis and Processing. 8 (3), 121 (2000). Crossref
6. V. Y. Filimonov, M. A. Korchagin, N. Z. Lyakhov, I. A. Dietenberg, A. N. Tyumentsev. Powder Technology. 235, 606 (2013). Crossref
7. M. V. Loginova, V. I. Yakovlev, V. Yu. Filimonov, A. A. Sitnikov, A. V. Sobachkin, S. G. Ivanov, A. V. Gradoboev. Letters on Materials. 8 (2), 129 (2018). (in Russian) [М.В. Логинова, В.И. Яковлев, В.Ю. Филимонов, А.А. Ситников, А.В. Собачкин, С.Г. Иванов, А.В. Градобоев. Письма о материалах. 8 (2), 129 (2018).]. Crossref
8. E. L. Nagaev. Soviet Physics Uspekhi. 35 (9), 747 (1992). Crossref
9. Ph. Buffat, J.-P. Borel. Phys. Rev. A. 13, 2287 (1976). Crossref
10. G. L. Allen, R. A. Bayles, W. W. Gile, W. A. Jesser. Thin Solid Films. 144 (2), 297 (1986). Crossref
11. Т. Castro, R. Reifenberger, E. Choi, R. P. Andres. Phys. Rev. B. 42, 8548 (1990). Crossref
12. V. M. Samsonov, S. S. Kharechkin, S. L. Gafner, L. V. Redel›, Yu. Ya. Gafner. Crystallography Reports. 54 (3), 526 (2009). Crossref
13. I. V. Chepkasov, Y. Y. Gafner, L. V. Redel’, M. A. Vysotin. Physics of the Solid State. 59 (10), 2076 (2017). Crossref
14. G. M. Poletaev. Molecular dynamics research (MDR). Certificate of state registration of a computer programNo. 2015661912, 12.11.2015. (in Russian) [Г. М. Полетаев.Molecular dynamics research (MDR). Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015661912 от 12.11.2015.].
15. R. R. Zope, Y. Mishin. Phys. Rev. B. 68, 024102 (2003). Crossref
16. Y.-K. Kim, H.-K. Kim, W.-S. Jung, B.-J. Lee. Computational Materials Science. 119, 1 (2016). Crossref
17. Q.-X. Pei, M. H. Jhon, S. S. Quek, Z. Wu. Computational Materials Science. 188, 110239 (2021). Crossref
18. E. V. Levchenko, A. V. Evteev, T. Lorscheider, I. V. Belova, G. E. Murch. Computational Materials Science. 79, 316 (2013). Crossref
19. G. M. Poletaev, I. V. Zorya. Journal of Experimental and Theoretical Physics. 131 (3), 432 (2020). Crossref
20. G. M. Poletaev, I. V. Zorya, R. Y. Rakitin, M. A. Iliina. Materials Physics and Mechanics. 42 (4), 380 (2019). Crossref
21. R. Yu. Rakitin, G. M. Poletaev, M. S. Aksenov, M. D. Starostenkov. Technical Physics Letters. 31 (8), 650 (2005). Crossref
22. G. M. Poletaev, M. D. Starostenkov. Technical Physics Letters. 29 (6), 454 (2003). Crossref
23. W.-L. Chan, R. S. Averback, D. G. Cahill, Y. Ashkenazy. Physical Review Letters. 102, 095701 (2009). Crossref
24. M. I. Mendelev, F. Zhang, H. Song, Y. Sun, C. Z. Wang, K. M. Ho. The Journal of Chemical Physics. 148, 214705 (2018). Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование на английском языке

1. Министерство науки и высшего образования Российской Федерации - FZMM-2020-0002