Энергия смешения и магнетизм сплавов железа с переходными металлами: первопринципное компьютерное моделирование

• Автор: Ялалов, Марсель Миндиярович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Обзор литературы
1.1 Сплавы железа с переходными металлами
1.1.1 Электронная структура переходных 3<7-металлов
1.1.2 Магнитные свойства сплавов железа
1.2 Методы расчёта зонной структуры Зй-металлов
1.2.1 Теория функционала плотности
1.2.2 Методы расчёта электронной структуры
1.3 Энергия смешения
1.3.1 Термодинамическое описание
1.3.2 Влияние энергии смешения на устойчивость сплава к
расслоению на две фазы
1.3.3 Энергия смешения неупорядоченных систем
1.4 Постановка задачи исследования
2 Метод исследования
2.1 Методика расчёта
2.1.1 Релаксация решётки
2.1.2 Тип используемого потенциала
2.1.3 Зависимость точности расчёта от количества Ахгочек

2.1.4 Статистический анализ результатов
2.2 Метод поиска топологически неэквивалентных вариантов
размещения атомов примеси в суперячейке кристаллической структуры растворяющего вещества
2.2.1 Квазихимический подход
2.2.2 Сравнение по координационным сферам
2.2.3 Весовые коэффициенты
2.3 Применение параллельных вычислений
2.3.1 Взаимодействие процессов
2.3.2 Оптимизация алгоритма
2.3.3 Результаты распараллеливания
2.4 Выводы
3 Система сплавов железа и хрома
3.1 Информация о системе Ре-Сг
3.2 Результаты и их обсуждение
3.2.1 Сплавы с объёмноцентрированной решёткой
3.2.2 Сплавы с гранецентрированной решёткой
3.3 Выводы
4 Система сплавов железа и марганца
4.1 Информация о системе Ре-Мп
4.2 Результаты и их обсуждение
4.2.1 Сплавы с объёмноцентрированной решёткой
4.2.2 Сплавы с гранецентрированной решёткой
4.3 Выводы

5 Система сплавов железа и никеля
5.1 Информация о системе Ие-№
5.2 Результаты и их обсуждение
5.2.1 Сплавы с объёмноцентрированной решёткой
5.2.2 Сплавы с гранецентрированной решёткой
5.3 Выводы
Выводы диссертации
Публикации по теме работы
Литература

2. Метод исследования
2.1 Методика расчёта
Для расчёта электронной структуры исследуемых сплавов из первых принципов был выбран один из лучших пакетов — STUTTGART ТВ-LMTO-ASA версии 4.7 [57, 58, 59]. Он развивается на протяжении уже нескольких десятков лет и на сегодняшний день является одним из наиболее быстрых и экономичных пакетов для первопринципных расчётов. Программа была разработана в Штуттгардтском институте материаловедения Оле Крогом Андерсоном и коллегами.
Для моделирования различных значений концентраций были выбраны суперячейки разных размеров (от 1 до 128 атомов в ячейке), подходящие для того, чтобы получить необходимое значение концентрации примесного элемента или требуемое количество координационных сфер. Сначала строилась суперячейка, соответствующая выбранной кристаллической структуре. В основном использовались кубические ячейки, для удобства анализа и расчёта. Некубические ячейки применялись для исследования отклика систем на сжатие и растяжение вдоль одной оси.
Изначально брались суперячейки, полностью состоящие из атомов железа. Некоторые из атомов после этого случайным образом заменялись на атомы примесного элемента. Таким образом, проводилось моделирование сплавов с содержанием примесного элемента от 0 до 100 ат. % с шагом