МАТЕМАТИКА. МЕХАНИКА. ФИЗИКА
Войти на сайт | Регистрация
УДК 669.112.227.1:538.915
Расчёт из первых принципов энергий взаимодействия между атомами углерода в антиферромагнитном двухслойном состоянии ГЦК-железа
Ридный Ярослав Максимович, аспирант, кафедра общей и теоретической физики, Южно-Уральский государственный университет, yaroslav@physics.susu.ac.ru
Мирзоев Александр Аминулаевич, доктор физико-математических наук, профессор, кафедра общей и теоретической физики, Южно-Уральский государственный университет, mirzoev@physics.susu.ac.ru
Мирзаев Джалал Аминулович, доктор физико-математических наук, профессор, кафедра физического металловедения и физики твердого тела, Южно- Уральский государственный университет, mirzayev@physmet.susu.ac.ru
Аннотация
Проверена возможность использования модели антиферромагнитного двухслойного (АФМД) состояния для описания свойств парамагнитного ГЦК-железа. С использованием программного пакета WIEN2k проведены вычисления энергий взаимодействия между 2 атомами углерода, расположенными в четырех ближайших октаэдрических порах решетки ГЦК-железа. Обнаруженное притяжение между атомами углерода в первой и второй координационных сферах противоречит экспериментальным результатам, что говорит о том, что модель АФМД-состояния недостаточно точно описывает свойства парамагнитного ГЦК-железа. Впервые получена прямая зависимость между значением тетрагональности системы и средним магнитным моментом атома железа.
Ключевые слова
ГЦК-железо, первопринципное моделирование, примеси углерода, WIEN2k, метод LAPW
Литература
1. Надутов, В.М. Межатомное взаимодействие и распределение атомов внедрения в железо-азотистых и железо-углеродистых сплавах: автореферат дис. д-ра физ.-мат. наук / В.М. Надутов. – Киев: ИМФ НАН Украины им. Г.В.Курдюмова, 1997. – 55 с.
2. Гаврилюк, В.Г. Распределение углерода в стали / В.Г. Гаврилюк. – Киев: Наукова Думка, 1987. – C. 208.
3. Oda, K. Local interactions in carbon-carbon and carbon-M (M: Al, Mn, Ni) atomic pairs in FCC y-iron / K. Oda, H. Fujimura, H. Ino // Physical: Condensed Matter. – 1994. – Vol. 6. – P. 679492.
4. Blanter, M.S. Interaction of interstitial carbon atoms in austenite / M.S. Blanter // Acta Metallurgica. – 1999. – Vol. 41. – P. 7–8.
5. Shiflet, G.J. Further considerations on the thermodynamics of the proeutectoid ferrite reaction in Fe-C alloys / G.J. Shiflet, J.R. Bradley, H.I. Aaronson // Metallurgical Transactions A. – 1984. – Vol. 15. – P. 1287–1288.
6. Могутнов, Б.М. Термодинамика железо-углеродистых сплавов / Б.М. Могутнов, Н.А. Томилин, Л.А. Шварцман. – М.: Металлургия, 1972. – 328 с.
7. Mou, Y. The carbon-carbon interaction energy in alpha Fe-C alloys / Y. Mou, H.I. Aaronson // Acta Metallurgica. – 1989. – Vol. 37. – Issue 3. – P. 757–765.
8. Кожеуров, В.А. К термодинамике растворов внедрения / В.А. Кожеуров // Известия ВУЗов.Черная металлургия. – 1965. – № 2. – С. 10–16.
9. Dunn, W.W. The Application of Quassi-chemical Solid Solution Model to Carbon Austenite / W.W. Dunn, R.B. McLellan // Metall Trans. – 1970. – Vol. 1, № 5. – P. 1263–1265.
10. Mclellan, R.B. The C-C interaction energy in iron-carbon solid solutions / R.B. Mclellan // Acta Metallurgica. – 1987. – Vol. 35, № 8. – С. 2151–2156.
11. Schwarz, К. Electronic structure calculations of solids using the WIEN2k package for material science / K. Schwarz, P. Blaha, G.K.H. Madsen // Computer Physics Communications. – 2002. – Vol. 147. – P. 71–76.
12. Ридный, Я.М. Ab-initio моделирование влияния ближнего окружения примесей углерода на энергию их растворения в ГЦК-железе / Я.М. Ридный, А.А. Мирзоев, Д.А. Мирзаев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Математика. Механика. Физика». – 2013. – Т. 5, № 2. – С. 108–116.
13. First-principles study of helium, carbon, and nitrogen in austenite, dilute austenitic iron alloys, and nickel / D.J. Hepburn, D. Ferguson, S. Gardner, G.J. Ackland // Physical Review B. – 2013. – Vol. 88. – P. 024115.
14. Herper, H.C. Ab initio full-potential study of the structural and magnetic phase stability of iron / H.C. Herper, E. Hoffmann, P. Entel // Physical Review B. – 1999. – Vol. 60. – P. 3839–3848.
15. Magnetism and Local Distortions near Carbon Impurity in g-Iron / D.W. Boukhvalov, Y.N. Gornostyrev, M.I. Katsnelson, A.I. Lichtenstein // Physical Review Letters. – 2007. – Vol. 99. – P. 247205.
16. Medvedeva, N.I. Magnetism in bcc and fcc Fe with carbon and manganese / N.I. Medvedeva, D.V. Aken, J.E. Medvedeva // Journal of Physics: Condensed Matter. – 2010. – Vol. 22. – P. 316002.
17. Ридный, Я.М. Ab-initio моделирование энергии растворения атома углерода в парамагнитном ГЦК-железе / Я.М. Ридный, А.А. Мирзоев, Д.А. Мирзаев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Математика. Механика. Физика». – 2013. – Т. 6, № 3. – С. 86–91.
18. Ponomareva, A.V. Ab initio calculation of the solution enthalpies of substitutional and interstitial impurities / A.V. Ponomareva, Yu.N. Gornostyrev, I.A. Abrikosov // Physical Review B. – 2014. – Vol. 90. – P. 014439.
19. Wang, J. Finite-temperature magnetism of tetragonal iron / J. Wang, D. Wang, Y. Kawazoe // Applied Physics Letters. – 2006. – Vol. 88. – P. 132513.
20. Qiu, S.L. Tetragonal equilibrium states of Mn and Fe / S.L. Qiu, P.M. Marcus, H. Ma // Journal of Applied Physics. – 2000. – Vol. 87, № 9. – P. 36–41.
Источник
Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Математика. Физика. Химия». - 2014. - Том 6, №4. – C.53-58.