Оценка энергии формирования вакансий в ОЦК-, ГЦК- и ГПУ-металлах с использованием теории функционала плотности | Sciact - CRIS-system of Boreskov Institute of Catalysis

Оценка энергии формирования вакансий в ОЦК-, ГЦК- и ГПУ-металлах с использованием теории функционала плотности Full article

Journal

Обработка металлов (Технология. Оборудование. Инструменты) = Metal Working and Material Science
ISSN: 1994-6309 , E-ISSN: 2541-819X

Output data

Year: 2023, Volume: 25, Number: 2, Pages: 104-116 Pages count : 13 DOI: 10.17212/1994-6309-2023-25.2-104-116

Tags

Металлы, энергия образования вакансий, диффузия, моделирование, теория функционала плотности

Authors

Эмурлаева Юлия ¹ , Лазуренко Дарья ¹ , Батаева Зинаида ² , Петров Иван ³ , Довженко Глеб ⁴ , Макагон Любовь ² , Хомяков Максим ⁵ , Эмурлаев Кемал ¹ , Батаев Иван ¹

Affiliations

1	Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия
2	Сибирский государственный университет водного транспорта, ул. Щетинкина, 33, г. Новосибирск, 630099, Россия
3	Новосибирский государственный университет, ул. Пирогова, 1, г. Новосибирск, 630090, Россия
4	ЦКП «СКИФ», Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Никольский пр., 1, Кольцово, 630559, Россия
5	Институт лазерной физики СО РАН, пр. Ак. Лаврентьева, 15Б, Новосибирск, 630090, Россия

Введение. К числу дефектов кристаллической структуры, оказывающих существенное влияние на процессы структурных преобразований при термической, химико-термической и термопластической обработке и других видах обработки металлических сплавов, относятся вакансии. Энергия формирования вакансий является одним из важнейших параметров, используемых для описания диффузионных процессов. Эффективный подход к определению этой величины основан на использовании теории функционала плотности (ТФП), важнейшим достоинством которой является проведение расчетов без использования каких-либо параметров, определяемых эмпирическим путём. Цель работы: оценка методом ТФП энергии формирования вакансий в широко распространённых в машиностроении ОЦК-, ГЦК- и ГПУ-металлах и сравнение результатов, полученных с использованием различных типов обменно-корреляционных функционалов (GGA и meta-GGA). Теория выполнения расчетов. Расчёты проводились с использованием метода проекционных соединительных волн с использованием программного кода GPAW и среды атомного моделирования ASE. В качестве обменно-корреляционных функционалов использовались функционалы MGGAC, rMGGAC и функционал Пердью – Берка – Эрнзергофа. В процессе моделирования волновые функции описывались плоскими волнами. Энергия формирования дефекта оценивалась в сверхъячейках размером 3×3×3. Расчеты проводились для ОЦК-металлов (Li, Na, K, V, Cr, Fe, Rb, Nb, Mo, Cs, Ta, W), ГЦК-металлов (Al, Ni, Cu, Rh, Pd, Ag, Ir, Pt, Au, Pb, Co) и ГПУ-металлов (Be, Ti, Zr, Mg, Sc, Zn, Y, Ru, Cd, Hf, Os, Co, Re). Результаты и обсуждение. Сравнение расчётных значений энергии формирования вакансий свидетельствует о справедливости следующего соотношения величин: . Для значений, полученных с использованием свободно распространяемого кода GPAW, характерны те же закономерности, что и при использовании широко распространенного коммерческого программного пакета VASP. Использование функционалов PBE и MGGAC в большинстве случаев приводит к меньшей ошибке относительно экспериментальных значений по сравнению с функционалом rMGGAC.

Эмурлаева Ю. , Лазуренко Д. , Батаева З. , Петров И. , Довженко Г. , Макагон Л. , Хомяков М. , Эмурлаев К. , Батаев И.
Оценка энергии формирования вакансий в ОЦК-, ГЦК- и ГПУ-металлах с использованием теории функционала плотности
Обработка металлов (Технология. Оборудование. Инструменты) = Metal Working and Material Science. 2023. Т.25. №2. С.104-116. DOI: 10.17212/1994-6309-2023-25.2-104-116 WOS Scopus РИНЦ OpenAlex publication_identifier_short.sciact_skif_identifier_type

Submitted:	Apr 10, 2023
Accepted:	Apr 27, 2023
Published print:	Jun 1, 2023
Published online:	Jun 15, 2023

Web of science:	WOS:001013152900001
Scopus:	2-s2.0-85165235413
Elibrary:	53927969
OpenAlex:	W4380485984
publication_identifier.sciact_skif_identifier_type:	1605

DB	Citing
Web of science	1
OpenAlex	1
Scopus	1
Elibrary	2