Структурно-энергетические характеристики сплавов NiAl, имеющих отклонения от стехиометрического состава. Общие положения. Часть 1

УДК 539.2:669

  • Александр Иванович Потекаев Национальный исследовательский Томский государственный университет (Томск, Россия); Сибирский физико-технический институт им. акад. В.Д. Кузнецова (Томск, Россия)
  • Александра Александровна Чаплыгина Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (Барнаул, Россия)
  • Михаил Дмитриевич Старостенков Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (Барнаул, Россия)
  • Анатолий Анатольевич Клопотов Сибирский физико-технический институт им. акад. В.Д. Кузнецова (Томск, Россия); Томский государственный архитектурно-строительный университет (Томск, Россия)
  • Валентина Васильевна Кулагина Сибирский физико-технический институт им. акад. В.Д. Кузнецова (Томск, Россия); Сибирский государственный медицинский университет (Томск, Россия)
  • Павел Александрович Чаплыгин Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (Барнаул, Россия)
  • Екатерина Сергеевна Марченко Национальный исследовательский Томский государственный университет (Томск, Россия)
Ключевые слова: интерметаллид, NiAl, слабоустойчивые предпереходные состояния, атомный порядок, структурные дефекты

Аннотация

Результаты работы представлены в виде двух частей. В первой части приведены данные, описывающие общее состояние проблемы проявления слабоустойчивых структурно-фазовых состояний в интерметаллидах в системе Ni-Al. Описаны физические представления о слабоустойчивых структурнофазовых состояниях в конденсированных системах и применяемая физико-математическая модель, в основе которой лежит расчетный блок из 32x32x32 элементарных ячеек (65536 атомов) упорядоченной ОЦК-структуры (сверхструктура B2, символ Пирсона сР2). Исследование проведено в рамках метода Монте-Карло с использованием алгоритма Метрополиса на примере интерметаллида NiAl стехиометрического состава. Установлено, что при термоциклировании наблюдается своеобразный гистерезис, наличие которого свидетельствует о необратимости происходящих процессов, что подразумевает различие структурно-фазовых состояний на этапах нагрева и охлаждения.

Во второй части будут представлены результаты компьютерного моделирования изменения структурно-фазовых состояний с особым вниманием на слабоустойчивые предпереходные состояния и энергетические характеристики интер-металлидов с отклонениями от стехиометрического состава Ni45Al55 и Ni55Al45.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Биографии авторов

Александр Иванович Потекаев, Национальный исследовательский Томский государственный университет (Томск, Россия); Сибирский физико-технический институт им. акад. В.Д. Кузнецова (Томск, Россия)

доктор физико-математических наук, профессор, директор

Александра Александровна Чаплыгина, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (Барнаул, Россия)

кандидат физико-математических наук, докторант

Михаил Дмитриевич Старостенков, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (Барнаул, Россия)

доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой

Анатолий Анатольевич Клопотов, Сибирский физико-технический институт им. акад. В.Д. Кузнецова (Томск, Россия); Томский государственный архитектурно-строительный университет (Томск, Россия)

доктор физико-математических наук, профессор

Валентина Васильевна Кулагина, Сибирский физико-технический институт им. акад. В.Д. Кузнецова (Томск, Россия); Сибирский государственный медицинский университет (Томск, Россия)

кандидат физико-математических наук, доцент

Павел Александрович Чаплыгин, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (Барнаул, Россия)

аспирант

Екатерина Сергеевна Марченко, Национальный исследовательский Томский государственный университет (Томск, Россия)

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

Литература

Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов. М., 1962. Т. 1.

Вол А.Е. Строение и свойства двойных металлических систем. М., 1959. Т. 1.

Massalski Т.В. Binary alloy phase diagrams // Ohio: American Society for Metals. Metals Park. 1986. Vol. 1.

Hilper K. and et. al. Phase diagram studies on Ni-Al-system // Z. Naturforsch. 1987. Vol. 42A.URL: https://doi.org/10.1515/zna-1987-1117.

Лякишев Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем. М., 1996. Т. 1.

Battezzatti L., Baricco M., Pascak L. High temperature thermal analysis of Ni-Al alloys around the j1 composition // Scripta Mater. 1998. Vol. 39. URL: https://doi.org/10.1016/S1359-6462(98)00129-8.

Wu X., Li Y., Huang M., Liu W., Hou Z. Precipitation kinetics of ordered Y 1 phase and microstructure evolution in a NiAl alloy // Mater. Chem. Phys. 2016. Vol. 182. URL: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2016.07.013.

Urrutia A., Tumminello S., Arico S. F., Sommadossi S. Characterization of Al-Ni intermetallics around 30-60at% Al for TLPB application // Calphad. 2014. Vol. 44. URL: https://doi.org/10.1016/j.calphad.2013.08.004.

Aune R., Battezzati L., Egry I. and et. al. Surface Tension Measurements of Al-Ni Based Alloys from Ground-Based and Parabolic Flight Experiments // Results from the Thermolab Project. Microgravity sci. technol. 2006. Vol. XVIII-3/4. URL: https://doi.org/10.1007/BF02870383.

Косицын С.В., Косицына И.И. Фазовые и структурные превращения в сплавах на основе моноалюминида никеля // Успехи физ. мет. 2008. Т. 9. URL: https://doi.org/10.15407/ufm.09.02.195.

Синельникова В.С., Подергин В.А., Речкин В.Н. Алюминиды. Киев, 1965.

Hughes T., Lautenschlager E.P., Cohen J.B., Brittain J.O. X-ray diffraction investigation of β′-NiAl alloys // J. Appl. Phys. 1971. Vol. 42. URL: https://doi.org/10.1063/1.1659674.

Kubaschewski O. The heats of formation in the systems nickel - aluminium // Trans. Faraday Soc. 1952. Vol. 54. URL: https://doi.org/10.1039/tf9585400814.

Wang Y., Liu Z.K., Chen L.Q. Thermodynamic properties of Al, Ni, NiAl, and Ni3Al from first-principles calculations // Acta Matcrialia. 2004. Vol. 52. URL: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2004.02.014.

Arroyave R., Shin D., Liu Z.K. Ab initio thermodynamic properties of stoichiometric phases in the Ni-Al system // Acta Materialia. 2005. Vol. 53. URL: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2004.12.030.

Rzyman K., Moser Z. Calorimetric studies of the enthalpies of formation of Al3Ni2, AlNi and AlNi3 // Progress in Materials Science. 2004. Vol. 49. URL: https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2003.08.001.

Menushenkov V.P., Gorshenkov M.V., Savchenko E.S., Zhukov D.G. Single-Phase Region on the Micro structure and Magnetic Properties of AlNi Alloys // Metallurgical and materials transactions A. 2015. Vol. 46. URL: https://doi.org/10.1007/s11661-014-2677-3.

Чаплыгин П.А., Потекаев А.И., Чаплыгина А.А., Старостенков М.Д., Клопотов А.А., Кулагина В.В., Гринкевич Л.С. Влияние концентрации вакансий на слабоустойчивые структурно-фазовые состояния и энергетические характеристики интерметаллида NiAl. Структурно-фазовые превращения ОЦК-сплава при термоциклировании // Известия вузов. Физика. 2015. Т. 58. № 4.

Потекаев А.И., Чаплыгина А.А., Чаплыгин П.А., Старостенков М.Д., Кулагина В.В., Клопотов А.А., Гринкевич Л.С. Влияние концентрации вакансий на слабоустойчивые структурно-фазовые состояния и энергетические характеристики интерметаллида NiAl // Известия вузов. Физика. 2019. Т. 62. № 1.

Потекаев А.И., Старостенков М.Д., Кулагина В.В. Влияние точечных и планарных дефектов на структурнофазовые превращения в предпереходной слабоустойчивой области металлических систем. Томск, 2014.

Потекаев А.И., Чаплыгина А.А., Старостенков М.Д., Попова Л.А., Кулагина В.В., Клопотов А.А. Структурно-фазовые превращения сплавов системы Cu-Pt при атомном упорядочении // Известия вузов. Физика. 2012. Т. 55. № 7.

Чаплыгина А.А., Чаплыгин П.А., Старостенков М.Д., Потекаев А.И., Романенко В.В. Огабильность комплексов термических антифазных границ в процессе фазового перехода порядок — беспорядок в сплаве CuZn // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2016. Т. 13. № 3.

Mishin Y. Atomistic modeling of the Y and Y '-phases of the Ni-Al system // Acta Materialia. 2004. V. 52. № 6. URL: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2003.11.026.

Brown A., Mishin Y. Segregation and structural transformations at Z=3 grain boundaries in NiAl: A Monte -Carlo study // Acta Materialia. 2005. Vol. 53. № 7. URL: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2005.01.027.

Lazarev N., Abromeit О., Schaublin R., Gotthardt R. Atomic-scale simulation of martensitic phase transformations in NiAl // Materials Science and Engineering. A. 2008. Vol. 481-482. URL: https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.05.105.

Ya-Fang Guo, Yue-Sheng Wang, Wen-Ping Wu and Dong-Liang Zhao. Atomistic simulation of martensitic phase transformation at the crack tip in B2 NiAl // Acta Materialia. 2007. Vol. 55. URL: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2007.03.002.

Ozgen S., Adiguzel O. Investigation of the thermoelastic phase transformation in a NiAl alloy by molecular dynamics simulation // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2004. Vol. 65. URL: https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2003.09.004

Kazanc S., Tatar C. Investigation of the effect of pressure on some physical parameters and thermoelastic phase transformation of NiAl alloy // International Journal of Solids and Structures. 2008. Vol. 45. URL: https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2008.01.027.

Zhang F., Chang Y.A., Du Y., Chen S.-L., Oates WA. Application of the cluster-site approximation (CSA) model to the f.c.c. phase in the Ni-Al system // Acta Materials. 2003. Vol. 51. URL: https://doi.org/10.1016/S1359-6454(02)00392-0.

Arroyave R., Shin D., Liu Z.-K. Ab initio thermodynamic properties of stoichiometric phases in the Ni-Al system // Acta Materialia. 2005. Vol. 53. URL: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2004.12.030.

Songy., Guo Z.X., Yang R., D. Li. First principles study of site substitution of ternary elements in NiAl // Acta mater. 2001. Vol. 49. URL: https://doi.org/10.1016/S1359-6454(01)00052-0.

Zhang T., Guo H.-B., Gong S.-K., Xu H.-B. Existence patterns of Dy in b-NiAl from first-principles calculations // Rare Met. 2016. Vol. 35(4). URL: https://doi.org/10.1007/s12598-014-0393-1.

Chen K., Zhao L.R., Tse J.S. Sulfur embrittlement on Y / Y' interface of Ni-base single crystal superalloys // Acta Materialia. 2003. Vol. 51. URL: https://doi.org/10.1016/S1359-6454(02)00512-8.

Xie X., Mishin Y. Monte Carlo simulation of grain boundary segregation and decohesion in NiAl // Acta Materiaha. 2002. Vol. 50. URL: https://doi.org/10.1016/S1359-6454(02)00262-8.

Иверонова В.И., Кацнельсон А.А. Ближний порядок в твердых растворах. М., 1977.

Кривоглаз М.А., Смирнов А.А. Теории упорядочивающихся сплавов. М., 1958.

Опубликован
2020-03-06
Как цитировать
1. Потекаев А. И., Чаплыгина А. А., Старостенков М. Д., Клопотов А. А., Кулагина В. В., Чаплыгин П. А., Марченко Е. С. Структурно-энергетические характеристики сплавов NiAl, имеющих отклонения от стехиометрического состава. Общие положения. Часть 1 // Известия Алтайского государственного университета, 2020. № 1(111). С. 22-28. URL: http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282020%291-03.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)