Расчет линии ликвидуса и линии стеклования сплава Ni62Nb38 для широкого диапазона давлений Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

SSjmSS 18-20 октября 2022 г.

Расчет линии ликвидуса и линии стеклования сплава Ni62Nb38 для широкого диапазона давлений

Галимзянов Б.Н., Доронина М.А., Мокшин А.В.

Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань

Е-mail: bulatgnmail@gmail. com

DOI: 10.24412/cl-35673-2022-1-55-56

Сплав Ni62Nb38 представляет собой превосходный конструкционный материал, обладающий высокой прочностью и хорошей аморфообразующей способностью [1]. Исследования последних десятилетий преимущественно были посвящены изучению структуры и механических свойств этого сплава при нормальных условиях. Поэтому температура ликвидуса T и температура стеклования Tg этого сплава достаточно точно определены при комнатной температуре и давлении 1 атм [2]. При этом до сих пор в научной литературе отсутствует информация о значениях температур T и Tg при более высоких давлениях. Подобного рода исследования ранее не были проведены, что также обуславливает отсутствие (p,T) фазовой диаграммы для этого сплава.

В настоящем исследовании нами впервые рассчитаны линия ликвидуса Т(р) и линия стеклования Tg(p) системы Ni62Nb38 для давлений в интервале р £ [1; 1 • 107] атм. Расчеты выполнены на основе результатов моделирования молекулярной динамики, полученных с использованием вычислительного пакета Lammps [3]. Оценка температуры ликвидуса выполнена посредством отслеживания изменения доли атомов кристаллической фазы при нагревании кристаллического образца. Температура, при которой происходит полный переход атомов из кристаллической в жидкую фазу, определялась как температура ликвидуса. Для оценки температуры стеклования были рассчитаны температурные зависимости разности потенциальной и кинетической энергий системы при охлаждении жидкого расплава. Эти зависимости характеризуются двумя линейными режимами, температура перехода между которыми соответствует температуре стеклования.

На рис. 1 представлены полученные линии Tip) и Tg(p). Как видно из этого рисунка, при давлениях ниже -1-104 атм линии ликвидуса и стеклования не зависят от величины давления. В

™™дыГу™ новые материалы, активные среды и наноструктуры

диапазоне давлений р е [1; 1 • 107] атм температура ликвидуса составляет Т1~1550 К, в то время как температура стеклования Т^1020 К. Найденные значения находятся в хорошем согласии с экспериментальными значениями Т/ехр«1543 К и Т^еесрР ~891 К при давлении 1 атм [4, 5].

4000 3500 3000 2500 ^ 2000 1500 1000

500

-ад

-----Tg(p) /

Я тг(етр) / -

о Жидкость /

я---

-----1--- о Кристалл „ь——ь—'-ь—

- Кристалл / Аморфное тело

10"

10"

р, atm

10'

10°

Рис. 1. Линия ликвидуса Т1(р) и линия стеклования Т^р) системы №62№38. Сплошной и пунктирной линиями обозначены данные моделирования. Маркерами обозначены данные эксперимента. Для удобства температура представлена в логарифмической шкале

Работа выполнена при поддержке РНФ (№19-12-00022-П). Авторы выражают признательность Фонду развития теоретической физики и математики «Базис» (№ 20-1-2-38-1).

1. Xia L., Li W.H., Fang S.S., et al. J. Appl. Phys. 2006, 99, 026103.

2. Okamoto H. J. Ph. Equilibria Diffus. 2008, 29, 210.

3. Galimzyanov B.N., Doronina M.A., Mokshin A.V. J. Non-Cryst. Solids. 2021, 572, 121102.

4. Lesz S., Dercz G. J. Therm. Anal. Calorim. 2016, 126, 19-26.

5. Mauro N.A., Johnson M.L., Bendert J.C., et al. J. Non-Cryst. Solids. 2013, 362, 237-245.