Распознавание синтезируемых интерметаллических прослоек на границе раздела в наночастицах со структурой Ti@Al «ядро — оболочка» на основе молекулярнодинамического моделирования
УДК 538.91:519.876
Аннотация
Представлены результаты применения ранее разработанного авторами нового метода, предназначенного для распознавания пространственных 3D-распределений синтезируемых интерметаллидов в объеме наночастицы на основе предварительно вычисленных наборов 3D-распределений плотности вещества. Набор 3D-распределений плотности вещества в объеме кубической наночастицы со структурой Ti@Al «ядро — оболочка» соответствует набору последовательных моментов времени и рассчитывается на основе результатов компьютерного молекулярно-динамического моделирования саморас-пространяющегося высокотемпературного синтеза в наночастице. По результатам вычислительных экспериментов, проведенных с помощью программного пакета LAMMPS, выполнены термический и микро-структурный анализы с подтверждением многоста-дийности механизма образования интерметаллических фаз по ходу реакции СВС в реакционной среде Ti-Al. Рассчитаны наборы 3D-распределений плотности вещества и 3D-распределений синтезируемых интерметаллидов в объеме наночастицы, соответствующие последовательности моментов времени. В статье показано преимущество метода распознавания 3D-распределений синтезируемых интерме-таллидов, предложенного авторами, над методами подобного анализа, встроенными в программный пакет OVITO.
Скачивания
Metrics
Литература
Plimpton S. Fast Parallel Algorithms for Short-Range Molecular Dynamics // J. Comp. Phys. 1995. № 117.
Stukowski A. Visualization and analysis of atomistic simulation data with OVITO — the Open Visualization Tool // Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. 2010. Vol. 18. № 015012.
Ackland G.J., Jones A.P. Applications of local crystal structure measures in experiment and simulation // Phys. Rev. B. 2006. Vol. 73 (5). № 054104.
Turlo V., Politano O. and Baras F. Microstructure evolution and self-propagating reactions in Ni-Al nanofoils: an atomic-scale description // J. Alloys and Compd. 2017. Vol. 708.
Baras F., Politano O. Epitaxial growth of the intermetallic compound NiAl on low-index Ni surfaces in Ni/Al reactive multilayer nanofoils // Acta Materialia. 2018. Vol. 148.
Rogachev A.S. and et al. Combustion in reactive multilayer Ni/Al nanofoils: experiments and molecular dynamic simulation // Combustion and Flame. 2016. № 166.
Jordan, V., Shmakov I. Thermal and microstructural analysis of intermetallide synthesis in the Ni-Al layered-block atomic structure based on the computer-aided simulation of SHS // Communications in Computer and Information Sciences. 2020. Vol. 1304.
Kart S.O., Kart H.H., Cagin T. Atomic-scale insights into structural and thermodynamic stability of spherical Al@Ni and Ni@Al core-shell nanoparticles // Journal of Nanoparticle Research. 2020. № 22 (140).
Ковалев О.Б., Беляев В.В. Математическое моделирование металлохимических реакций в двухкомпонентной реагирующей дисперсной смеси // Физика горения и взрыва. 2013. Т. 49. № 5.
Рогачев А.С., Мукасьян А.С. Горение для синтеза материалов: введение в структурную макрокинетику. М., 2012.
Jordan V.I., Shmakov I.A., Grigorevskaya A.A. 3D computer-aided simulation of SHS macrokinetics in the Ni-Al porous medium with the closest packing of “mesocells” // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1745. № 012062. DOI:10.1088/1742-6596/1745/1/012062.
Bharat N.T., Mishra D.P., Gundawar M.K. Effect of Heat Loss on Propagation Limits of Combustion Fronts // Combustion Science and Technology. 2020. Vol. 192 (3). DOI: 10.1080/00102202.2019.1565534.
Lam Fredric, Mi XiaoCheng, and Higgins Andrew J. Front roughening of flames in discrete media // Physical Review E. 2017. Vol. 96. Iss. 1. № 013107. DOI: 10.1103/ PhysRevE.96.013107.
Иордан В.И., Шмаков И.А. Вычислительная процедура распознавания синтезируемых интерметаллических прослоек на границе раздела в наночастицах типа Ni@Al «ядро — оболочка» // Высокопроизводительные вычислительные системы и технологии. 2021. Т. 5, № 2.
Jordan V., Shmakov I. Method for Intermetallide Spatial 3D-Distribution Recognition in the Cubic Ni@Al “Core-Shell" Nanoparticle based on Computer MD-Simulation of SHS // Communications in Computer and Information Science. 2022. Vol. 1526. DOI: 10.1007/978-3-030-94141-3_9.
Zope R.R., Mishin Y. Interatomic Potentials for Atomistic Simulations of the Ti-Al system // Phys. Rev. B. 2003. Vol. 68. № 024102.
Lopis A.S., Reynolds Q.G. and Bisaka K. Computational simulation of molten titanium-aluminium metal and alloys // Paper presented at the Conference of Metallurgistics. October 2010. https://www.pyro.co.za/Mintek/Files/2010Lopis.pdf.
Copyright (c) 2023 Владимир Иванович Иордан , Игорь Александрович Шмаков
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
