Моделювання дифузії значених атомів, об'ємного впорядкування та поверхневого перевпорядкування у ГЦК-структурах середньопольовою кінетичною методою
В. М. Безпальчук$^{1}$, Р. Козубскі$^{2}$, А. М. Гусак$^{1}$
$^1$Черкаський національний університет імені Богдана Хмельницького, бульв. Шевченка, 81, 18031 Черкаси, Україна
$^2$M. Smoluchowski Institute of Physics, Jagiellonian University in Krakow, Lojasiewicza 11, PL-30-348 Krakow, Poland
Отримана: 02.07.2017. Завантажити: PDF
В роботі розглядається моделювання дифузії значених атомів і процесу «хемічного» (атомового) впорядкування в двох бінарних системах з гранецентрованою кубічною (ГЦК) структурою Ni$_{3}$Al та FePt із використанням середньопольової кінетичної методи (KMF), запропонованої Ж. Мартаном у 1990 р. Для систем, що розглядаються в рамках даної роботи, використовувалися фіксовані значення парних енергій взаємодій та енергій сідлової точки, підібрані раніше шляхом порівняння моделювання за методою Монте-Карло й експериментальних даних. У моделюванні дифузії значених атомів, а також упорядкування їх основний акцент робиться на порівнянні енергій активації, а не передекспонентних множників кінетичних коефіцієнтів. В загальному випадку середньопольові моделі не можуть правильно враховувати кореляційний ефект, який може бути істотним для дифузії значених атомів, особливо для структур типу $В$2. Проте, принаймні для ГЦК-структур, застосування KMF-методи до дифузії та упорядкування демонструє достатньо реалістичні результати, якісно схожі на ті, що одержуються з кінетичної методи Монте-Карло і в реальних експериментах. Моделювання дифузії значених атомів Ni і Al в системі Ni$_{3}$Al показує швидшу дифузію атомів Ni, ніж Al, що пов’язано з легшою дифузією атомів Ni по власній підґратниці в надструктурі типу $L1_{2}$-Ni$_{3}$Al. Також одержано вищу енергію активації для значених атомів Al та її близьке значення до енергії активації кінетики впорядкування. Комп’ютерні експерименти з кінетики впорядкування показали, що, на відміну від обмінного механізму, за вакансійного механізму дифузії кінетика впорядкування за типом $L1_{2}$ описується двома часами релаксації. Моделювання переривчастого процесу приповерхневої переорієнтації моноатомових площин Fe і Pt у тонкій плівці FePt, у свою чергу, стало хорошим тестом для стохастичного варіянту KMF (SKMF). Той факт, що введення стохастичного шуму виявилося необхідним для відтворення процесу поверхневої нуклеації, може свідчити про коректність методи.
Ключові слова: кінетична середньопольова метода, дифузія значених атомів, кінетика впорядкування, атомістичне моделювання, інтерметаліди.
PACS: 02.70.-c, 02.70.Uu, 34.10.+x, 64.60.Cn, 64.60.De, 66.10.cg
Citation: V. M. Bezpalchuk, R. Kozubski, and A. M. Gusak, Simulation of the Tracer Diffusion, Bulk Ordering, and Surface Reordering in F.C.C. Structures by Kinetic Mean-Field Method, Usp. Fiz. Met., 18, No. 3: 205—233 (2017), doi: 10.15407/ufm.18.03.205