Sciact
  • EN
  • RU

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

Abstract: 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.
Cite: 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
Dates:
Submitted: Apr 10, 2023
Accepted: Apr 27, 2023
Published print: Jun 1, 2023
Published online: Jun 15, 2023
Identifiers:
Web of science: WOS:001013152900001
Scopus: 2-s2.0-85165235413
Elibrary: 53927969
OpenAlex: W4380485984
publication_identifier.sciact_skif_identifier_type: 1605
Citing:
DB Citing
Web of science 1
OpenAlex 1
Scopus 1
Altmetrics: