Выпуски УФМ »  Том 14, выпуск 4

Использование метода точных МТ-орбиталей для моделирования термодинамических и механических свойств чистых компонентов сплавов на основе Ti и Zr

И. А. Абрикосов$^{1}$, А. Ю. Никонов$^{2,3}$, А. В. Пономарева$^{4}$, А. И. Дмитриев$^{2,3}$, С. А. Баранникова$^{2,3}$

$^1$Institute of Physics, Chemistry and Biology, Linköping University, 58183 Linköping, Sweden
$^2$Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, просп. Академический, 2/4, 634055 Томск, РФ
$^3$Национальный исследовательский Томский государственный университет, просп. Ленина, 36, 634050 Томск, РФ
$^4$Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Ленинский просп., 4, 119049 Москва, РФ

Получена: 29.06.2013. Скачать: PDF

В данной работе приведено описание метода точных МТ-орбиталей (ТМТО) и проведено исследование его применимости для моделирования термодинамических и механических свойств чистых компонентов сплавов на основе Ti и Zr. Проведены расчёты полных энергий Ti, Zr, Nb, V, Mo и Al в гранецентрированной кубической (ГЦК), объёмноцентрированной кубической (ОЦК) и гексагональной плотноупакованной (ГПУ) структурах. Рассчитаны теоретические значения параметров решётки, упругие постоянные и уравнения состояния. Во всех случаях расчёты методом ТМТО предсказывают правильную структуру основного состояния. Для стабильных структур проведено сравнение полученных результатов с экспериментом и с расчётами полнопотенциальными методами.

Ключевые слова: первопринципный расчёт электронной структуры, стабильность кристаллической структуры, упругие постоянные, Ti, Zr, Nb, V, Mo, Al.

PACS: 68.65.Нb, 71.23.Ft, 71.35.Ee, 73.20.Mf, 73.21.La

Citation: I. A. Abrikosov, A. Yu. Nikonov, A. V. Ponomareva, A. I. Dmitriev, and S. A. Barannikova, The Application of Method of Exact MT-orbitals for Modelling of Thermodynamic and Mechanical Properties in Pure Components of Ti- and Zr-Based Alloys, Usp. Fiz. Met., 14, No. 4: 319—352 (2013) (in Russian), doi: 10.15407/ufm.14.04.319

Цитированная литература (68)  
  1. O. Grässel and G. Frommeyer, Stahl Eisen, 122: 65 (2002).
  2. G. Liu, G. J. Zhang, F. Jiang, X. D. Ding, Y. J. Sun, J. Sun, and E. Ma, Nature Materials, 12: 344 (2013). Crossref
  3. L. Dubrovinsky, Phys. Rev. Lett., 95: 245502 (2005). Crossref
  4. P. Hohenberg and W. Kohn, Phys. Rev., 136: B864 (1964). Crossref
  5. W. Kohn and L. J. Sham, Phys. Rev., 140: A1133 (1965). Crossref
  6. R. M. Martin, Electronic structure. Basic Theory and Practical Methods (Cambridge: Cambridge University Press: 2004). Crossref
  7. A. V. Ruban and I. A. Abrikosov, Rep. Prog. Phys., 71: 046501 (2008). Crossref
  8. F. Tasnadi, M. Oden, and A. I. Abrikosov, Phys. Rev. B, 85: 144112 (2012). Crossref
  9. P. Soven, Phys. Rev., 156: 809 (1967). Crossref
  10. B. L. Györffy, Phys. Rev. B, 5: 2382 (1972). Crossref
  11. J. S. Faulkner, Prog. Mater. Sci., 27: 1 (1982). Crossref
  12. I. A. Abrikosov and H. L. Skriver, Phys. Rev. B, 47: 16532 (1993). Crossref
  13. O. K. Andersen, O. Jepsen, and G. Krier, Lectures on Methods of Electronic Structure Calculations (Eds V. Kumar, O. Andersen, and A. Mookerjee) (Singapore: World Scientific Publishing Co.: 1994), p. 63.
  14. O. K. Andersen and T. Saha-Dasupta, Phys. Rev. B, 62, No. R16: 219 (2000).
  15. L. Vitos, I. A. Abrikosov, and B. Johansson, Phys. Rev. Lett., 87: 156401 (2001). Crossref
  16. P. Olsson, I. A. Abrikosov, L. Vitos, and J. Wallenius, J. Nucl. Mater., 321: 84 (2003). Crossref
  17. B. Alling, M. Oden, L. Hultman, and I. A. Abrikosov, Appl. Phys. Lett., 95: 181906 (2009). Crossref
  18. C. Asker, L. Vitos, and I. A. Abrikosov, Phys. Rev. B, 79: 214112 (2009). Crossref
  19. X. Li, H. Zhang, S. Lu, W. Li, J. Zhao, B. Johansson, and L. Vitos, Phys. Rev. B, 86: 014105 (2012). Crossref
  20. L. Vitos, Phys. Rev. B, 64: 014107 (2001). Crossref
  21. L. Vitos, Computational Quantum Mechanics for Materials Engineers (Berlin: Springer-Verlag: 2007).
  22. L. Vitos, I. A. Abrikosov, and B. Johansson, Complex Inorganic Solids. Structural, Stability, and Magnetic Properties of Alloys (Eds. P. E. A. Turchi, A. Gonis, K. Rajan, and A. Meike) (Berlin: Springer-Verlag: 2005), p. 339.
  23. L. Vitos, H. Skriver, B. Johansson, and J. Kollar, Comp. Mat. Sci., 18: 24 (2000). Crossref
  24. V. L. Morruzi, J. F. Janak, and K. Schwartz, Phys. Rev. B, 37: 790 (1988). Crossref
  25. G. Grimvall, Thermophysical Properties of Materials (Amsterdam: North Holland: 1999).
  26. G. Steinle-Neumann, L. Stixrude, and R. E. Cohen, Phys. Rev. B, 60: 791 (1999). Crossref
  27. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett., 77: 3865 (1996). Crossref
  28. R. G. Hennig, T. J. Lenosky, D. R. Trinkle, S. P. Rudin, and J. W. Wilkins, Phys. Rev. B, 78: 054121 (2008). Crossref
  29. Y. Wang, S. Curtarolo, C. Jiang, R. Arroyave, T. Wang, G. Ceder, L. Q. Chen, and Z. K. Liu, CALPHAD: Comput. Coupling Phase Diagr. Thermochem., 28: 79 (2004). Crossref
  30. E. S. Fisher and C. J. Renken, Phys. Rev., 135: A482 (1964). Crossref
  31. J. Zhang, Y. Zhao, R. S. Hixson, and G. T. Gray III, Phys. Rev. B, 78: 054119 (2008). Crossref
  32. B.-T. Wang, P. Zhang, H.-Y. Liu, W.-D. Li, and P. Zhang, J. Appl. Phys., 109: 063514 (2011). Crossref
  33. B. Olinger and J. C. Jamieson, High Temp. High Press., 5: 123 (1973).
  34. Y. Zhao, J. Zhang, C. Pantea, J. Qian, L. L. Daemen, P. A. Rigg, R. S. Hixson, G. T. Gray III, Y. Yang, L. Wang, Y. Wang, and T. Uchida, Phys. Rev. B, 71: 184119 (2005). Crossref
  35. E. A. Brandes, Smithells Metals Reference Book (London: Butterworth: 1983).
  36. G. Kresse and D. Joubert, Phys. Rev. B, 59: 1758 (1999). Crossref
  37. P. E. Blochl, Phys. Rev. B, 50: 17953 (1994). Crossref
  38. G. Kresse and J. Furthmüller, Phys. Rev. B, 54: 11169 (1996). Crossref
  39. Y. Akahama, M. Nishimura, K. Kinoshita, and H. Kawamura, Phys. Rev. Lett., 96: 045505 (2006). Crossref
  40. P. E. A. Turchi, I. A. Abrikosov, B. Burton, S. G. Fries, G. Grimvall, L. Kaufman, P. Korzhavyi, V. R. Manga, M. Ohno, A. Pisch, A. Scott, and W. Zhang, Calphad, 31: 4 (2007). Crossref
  41. D. I. Bolef, R. E. Smith, and J. G. Miller, Phys. Rev. B, 3: 4100 (1971). Crossref
  42. N. I. Papanicolaou, G. C. Kallinteris, G. A. Evangelakis, and D. A. Papaconstantopoulos, Comp. Mater. Sci., 17: 224 (2000). Crossref
  43. G. Simmons and H. Wang, Single Crystal Elastic Constants and Calculated Aggregate Properties (Cambridge MA: MIT Press: 1971).
  44. F. H. Featherstone and J. R. Neighbours, Phys. Rev., 130: 1324 (1963). Crossref
  45. W. E. Hubbell and F. R. Brotzen, J. Appl. Phys., 43: 3306 (1972). Crossref
  46. Q.-M. Hu, S. Lu, and R. Yang, Phys. Rev. B, 78: 052102 (2008). Crossref
  47. И. Н. Францевич, Ф. Ф. Воронов, С. А. Бакута, Упругие постоянные и модули упругости металлов и неметаллов (Киев: Наукова думка: 1982).
  48. A. V. Ponomareva, E. I. Isaev, Yu. Kh. Vekilov, and I. A. Abrikosov, Phys. Rev. B, 85: 144117 (2012). Crossref
  49. S. Reeh, D. Music, M. Ekholm, I. A. Abrikosov, and J. M. Schneider, Phys. Rev. B, 87: 224103 (2013). Crossref
  50. P. Souvatzis, O. Eriksson, M. I. Katsnelson, and S. P. Rudin, Phys. Rev. Lett., 100: 095901 (2008). Crossref
  51. O. Hellman, I. A. Abrikosov, and S. I. Simak, Phys. Rev. B, 84: 180301 (2011). Crossref
  52. C. Asker, A. B. Belonoshko, A. S. Mikhaylushkin, and I. A. Abrikosov, Phys. Rev. B, 77: 220102 (2008). Crossref
  53. O. Hellman, P. Steneteg, I. A. Abrikosov, and S. I. Simak, Phys. Rev. B, 87: 104111 (2013). Crossref
  54. P. Steneteg, O. Hellman, O. Yu. Vekilova, N. Shulumba, F. Tasnádi, and I. A. Abrikosov, Phys. Rev. B, 87: 094114 (2013). Crossref
  55. I. A. Abrikosov, B. Ailing, P. Steneteg, L. Hultberg, O. Hellman, I. Mosyagin, A. Lugovskoy, and S. Barannikova, TMS2013 Supplemental Proceedings (Eds. TMS) (Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc.: 2013).
  56. P. S. Rudman, I. Stringer, and R. I. Jaffee, Phase Stability in Metals and Alloys (New York: McGraw-Hill: 1967).
  57. L. Kaufman and H. Bernstein, Computer Calculations of Phase Diagrams (New York: Academic: 1970).
  58. H. L. Skriver, Phys. Rev. B, 31: 1909 (1985). Crossref
  59. D. Pettifor, Bonding and Structure of Molecules and Solids (Oxford: Clarendon: 1995).
  60. A. Fernandez Guillermet, V. Ozolins, G. Grimvall, and M. Korling, Phys. Rev. B, 51: 10364 (1995). Crossref
  61. K. Persson, M. Ekman, and G. Grimvall, Phys. Rev. B, 60: 9999 (1999). Crossref
  62. N. Saunders and A. P. Miodowinik, Pergamon Materials Series, 1: 129 (1998). Crossref
  63. Y. Ding, Phys. Rev. Lett., 98: 085502 (2007). Crossref
  64. A. Dewaele, M. Torrent, P. Loubeyre, and M. Mezouar, Phys. Rev. B, 78: 104102 (2008). Crossref
  65. Yu. Akahama, M. Kobayashi, and H. Kawamura, J. Phys. Soc. Japan, 60: 3211 (1991). Crossref
  66. A. Dewaele, P. Loubeyre, and M. Mezouar, Phys. Rev. B, 70: 094112 (2004). Crossref
  67. W. J. Nellis, J. A. Moriarty, A. C. Mitchell, M. Ross, R. G. Dandrea, N. W. Ashcroft, N. C. Holmes, and G. R. Gathers, Phys. Rev. Lett., 60: 1414 (1988). Crossref
  68. Y. K. Vohra and P. T. Spencer, Phys. Rev. Lett., 86: 3068 (2001). Crossref

© 2013–2018 «ИМФ НАН Украины»