Размерный эффект и структурные превращения в тернарных наночастицах Tix-Al96-x-V
В.С. Мясниченко, П.М. Ершов, С.А. Вересов, А.Н. Базулев, Н.Ю. Сдобняков
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.495
Оригинальная статья
Аннотация: Исследованы конечные конфигурации, полученные в процессекристаллизации в тернарных ме таллических наносплавах Tix-Al96-x-V4 различного состава. В качестве метода атомистического моделирования использовался метод молекулярной динамики. Межатомное взаимодействие описывалось потенциалом сильной связи. Определена размерная зависимость температур плавления, а также изменение температур плавления и кристаллизации при изменении состава тернарных наночастиц. По результатам серий компьютерных экспериментов были установлены различия в сценариях кристаллизации тернарных наночастиц Tix-Al96-x-V4. Предложена и апробирована классификация по внутреннему строению и степени кристалличности. Для тернарных наночастиц Tix-Al96-x-V4 выделено пять основных классов по количеству (полу)осей симметрии 5 порядка. Несмотря на то, что изучение сегрегации компонентов тернарных наночастиц Tix-Al96-x-V4 не являлось целью работы построены b описаны атомные конфигурации, отвечающие различным температурам в процессе охлаждения.
Ключевые слова: метод молекулярной динамики, потенциал сильной связи, тернарные наночастицы, структурообразование, температуры плавления и кристаллизации
- Мясниченко Владимир Сергеевич – научный сотрудник кафедры общей физики , ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Ершов Павел Михайлович – научный сотрудник кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Вересов Сергей Александрович – аспирант 2 года обучения кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Базулев Анатолий Николаевич – к.ф.-м.н., доцент кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Сдобняков Николай Юрьевич – к.ф.-м.н., доцент кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
Ссылка на статью:
Мясниченко, В.С. Размерный эффект и структурные превращения в тернарных наночастицах Tix-Al96-x-V / В.С. Мясниченко, П.М. Ершов, С.А. Вересов, А.Н. Базулев, Н.Ю. Сдобняков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 495-506. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.495.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Haghighi, N.R. Size, morphology and optical properties of titanium-based colloidal nanoparticles prepared by dc electrical arc discharge in different liquids / N.R. Haghighi, R. Poursalehi // Procedia Materials Science. – 2015. – V. 11. – P. 661-665. DOI: 10.1016/j.mspro.2015.11.018.
2. Behera, A. Ti-based nanoalloy in automobile industry / A. Behera, A. Behera // In: Micro and Nano Technologies, Nanotechnology in the Automotive Industry; ed. by H. Song et al. – Amsterdam: Elsevier, 2022. – Ch. 13. – P. 255-268. DOI: 10.1016/B978-0-323-90524-4.00013-X.
3. Myasnichenko, V.S. Simulation of crystalline phase formation in titanium-based bimetallic clusters / V.S. Myasnichenko, N.Yu. Sdobnyakov, P.M. Ershov et al. // Journal of Nano Research. – 2020. – V. 61. – P. 32-41. DOI: 10.4028/www.scientific.net/JNanoR.61.32.
4. Мясниченко, В.С. Зависимость температуры стеклования биметаллических кластеров на основе титана от скорости охлаждения / В.С. Мясниченко, П.М. Ершов, Д.Н. Соколов и др. // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. – 2020. – T. 17. – № 3. – С. 355-362. DOI: DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2020.03.012.
5. Сдобняков, Н.Ю. О структурных превращениях в наночастицах титан–алюминий / Н.Ю. Сдобняков, В.С. Мясниченко, Е.М. Давыденкова и др. // Известия Кабардино-Балкарского государственного университета. – 2019. – Т. IX. – № 4. – С. 13-16.
6. Sdobnyakov, N.Yu. Effect of cooling rate on structural transformations in Ti-Al-V nanoalloy: molecular dynamics study / N.Yu. Sdobnyakov, V.M. Samsonov, V.S. Myasnichenko et al. // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – V. 2052. – Art. № 012038. – 4 p. DOI: 10.1088/1742-6596/2052/1/012038.
7. Sdobnyakov, N.Yu. Simulation of phase transformations in titanium nanoalloy at different cooling rates / N.Yu. Sdobnyakov, V.S. Myasnichenko, C.-H. San et al. // Materials Chemistry and Physics. – 2019. – V. 238. – Art. № 121895. – 9 p. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2019.121895.
8. Bağ, Ö. Influence of Al content on transformation temperature and activation energy of Ti–V–Al high temperature shape memory alloys / Ö. Bağ, S. Ergen, F. Yılmaz, U. Kölemen // Solid State Communications. – 2021. – V. 323. – Art. № 114104. – 5 p. DOI: 10.1016/j.ssc.2020.114104.
9. Ergen, S. Determination of phase transformation and activation energy in high temperature shape memory TiV-Al alloy / S. Ergen // Hittite Journal of Science and Engineering. – 2018. – V. 5. – I. 1. – P. 63-68. DOI: 10.17350/HJSE19030000066.
10. Ducherow, M. Change in wear behaviour of Ti and Ti6Al4V after plasma immersion ion implantation / M. Ducherow, A. Fleischer, S. Mändl // Plasma Processes and Polymers. – V. 4. – I. S1. – P. S602-S606. DOI: 10.1002/ppap.200731414.
11. Мясниченко, В.С. О закономерностях структурообразования в тернарной системе Ti6Al4V / В.С. Мясниченко, П.С. Ершов, А.Н. Базулев и др. // XII Международная научная конференция «Кинетика и механизм кристаллизации. Кристаллизация и материалы нового поколения», 18-22 сентября 2023, Иваново: тезисы конференции. – Иваново: АО «Ивановский издательский дом», 2023. – С. 141-142.
12. Мясниченко, В.С. Размерный эффект при кристаллизации тернарных наночастиц сплава Ti6Al4V / В.С. Мясниченко, П.В. Ершов, А.Н. Базулев и др. // XIII Международная научная конференция «Химическая термодинамика и кинетика», 15-19 мая 2023, Великий Новгород: сборник научных трудов. – Великий Новгород: НовГУ им. Ярослава Мудрого, 2023. – С. 232-234.
13. Stukowski, A. Visualization and analysis of atomistic simulation data with OVITO – the open visualization tool / A. Stukowski // Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. – 2010. – V. 18. – I. 1. – P. 015012-1-015012-7. DOI: 10.1088/0965-0393/18/1/015012.
14. Larsen, P.M. Robust structural identification via polyhedral template matching modelling / P.M. Larsen, S. Schmidt, J. Schiøtz // Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. – 2016. – V. 24. – № 5. – Art. № 055007. – 18 p. DOI: 10.1088/0965-0393/24/5/055007.
15. Свидетельство № 2011615692 Российская Федерация. Молекулярнодинамическое моделирование и биоинспирированная оптимизация бинарных и тройных металлических наноструктур (КластерЭволюшн) / В.С. Мясниченко; заявитель и правообладатель ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова». – № 2011613732; заявл. 23.05.2011; зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 20.06.2011. – 1 с.
16. Сдобняков, Н.Ю. Изучение термодинамических и структурных характеристик наночастиц металлов в процессах плавления и кристаллизации: теория и компьютерное моделирование: монография / Н.Ю. Сдобняков, Д.Н. Соколов. – Тверь: Тверcкой государственный университет, 2018. – 176 с.
17. Cleri, F. Tight-binding potentials for transition metals and alloys / F. Cleri, V. Rosato // Physical Review B. – 1993. – V. 48. – I. 1. – Р. 22-33. DOI: 10.1103/PhysRevB.48.22.
18. Karolewski, M.A. Tight-binding potentials for sputtering simulations with fcc and bcc metals / M.A. Karolewski // Radiation Effects and Defects in Solids. – 2001. – V. 153. – I. 3. – P. 239-255. DOI: 10.1080/10420150108211842.
19. Paz Borbón, L.O. Computational studies of transition metal nanoalloys / L.O. Paz Borbón // Doctoral Thesis accepted by University of Birmingham, United Kingdom. – Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2011. – 155 p. DOI: 10.1007/978-3-642-18012-5.
20. Сдобняков, Н.Ю. Моделирование процессов коалесценции и спекания в моно- и биметаллических наносистемах. Монография / Н.Ю. Сдобняков, А.Ю. Колосов, С.С. Богданов. – Тверь: Изд-во Тверского государственного университета, 2021. – 168 с.
21. Богданов, С.С. Особенности процесса кристаллизации в биметаллических наноструктурах под внешним давлением / С.С. Богданов, В.С. Мясниченко, А.Ю. Колосов и др // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2019. – Вып. 11. – С. 422-430. DOI: 10.26456/pcascnn/2019.11.422.