Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование расслоения α-твердого раствора в тройной системе Fe-Cr-Co в рамках теории функционала плотности

ФИО: Мухамедов Б.О. у.

Направление: Материаловедение

Научный руководитель: д.ф.-м.н. Абрикосов Игорь Анатольевич

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Теоретической физики и квантовых технологий

Академическая группа: МФ-09-1

Сплавы на основе системы Fe-Cr-Co применяются в качестве постоянных магнитов. Высокие магнитные свойства в этих сплавах достигаются в результате распада α-твердого раствора в процессе термообработок, и длительность этих термообработок сильно зависит от состава сплава.

В данной работе приведены результаты исследования тенденции к спинодальному распаду α-твердого раствора в системе Fe-Cr-Co методом компьютерного моделирования. Из первых принципов были рассчитаны термодинамические свойства α-твердого раствора с ОЦК решеткой для определения влияния компонентов на фазовое равновесие в тройной системе Fe-Cr-Co. Вычисления проводились в рамках теории функционала плотности с использованием программного пакета EMTO (Exact Muffin-Tin Orbitals). В этой работе мы использовали приближение обобщенного градиента для описания обменно-корреляционного потенциала, приближение когерентного потенциала для моделирования неупорядоченных сплавов; парамагнитное состояние атомов Cr было описано с использованием приближения неупорядоченных локальных моментов.

Рисунок 1 – Рассчитанное значение свободной энергии Гиббса ΔG см для системы Fe-Cr-Co (а); и склонность к спинодальному распаду (б)

Согласно результатам теоретических расчетов, приведенным на рисунке 1, α-твердый раствор расслаивается на две фазы: α1-фаза обогащенная Fe и Co; и α2-фаза обогащенная Cr. Увеличение содержания Co и Cr в тройной системе Fe-Cr-Co увеличивает значение свободной энергии смешения ΔGсм, что говорит об увеличении склонности α-твердого раствора к спинодальному распаду. На рисунке 1(б) представлена локальная склонность к расслоению α-твердого раствора: стрелки указывают наиболее предпочтительное направление расслоения, а длина стрелок пропорциональна локальной тенденции к расслоению.

Метод компьютерного моделирования позволяет предсказать направление спинодального распада и примерный состав фаз после распада. Теоретические результаты очень хорошо согласуются с экспериментальными данными, полученными ранее. Таким образом, можно сделать вывод, что теоретические расчеты, проведенные в EMTO, позволяют предсказать, в каких сплавах Fe-Cr-Co можно ожидать высокие магнитные свойства.