Молекулярно-динамическое моделирование магния в схеме модели погруженного атома

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Предложены потенциалы модели погруженного атома (ЕАМ) для твердого и жидкого магния и исследованы свойства магния методом молекулярной динамики (МД) на бинодали до 1500 К, а также в условиях статического и ударного сжатия. Рассчитаны основные характеристики ОЦК и жидкого магния (структура, плотность, энергия, сжимаемость, скорость звука, коэффициенты самодиффузии). Рассчитаны изотерма статического сжатия при 298 К до давления 108 ГПа, и адиабата Гюгонио до давления 80 ГПа с учетом электронных вкладов. Найдены значения избыточной энергии поверхности нанокластеров магния с числом частиц от 13 до 2869, и проведена оценка уравнения Гиббса–Гельмгольца для связи поверхностного натяжения с поверхностной энергией.

Об авторах

Д. К. Белащенко

Национальный исследовательский технологический университет “Московский институт стали и сплавов”

Автор, ответственный за переписку.
Email: dkbel75@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Данные на сайте: webelements.com
  2. Stankus S.V., Khairulin R.A. // Цветные металлы. 1990. № 9. P. 65.
  3. Arndt K., Ploetz G. // Z. phys. Chemie. 1927. Bd 130. S. 184.
  4. Edwards J.D., Taylor C.S. // Trans. AIME. 1923. V. 69. P. 1070.
  5. Abdullaev R.N., Khairulin R.A., Kozlovskii Yu.M. et al. // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2019. V. 29. P. 507.
  6. Ruppersberg H., Saar J., Speicher W., Heitjans P. // J. de Physique. Colloque C8. Suppl. No 8. 1980. V. 41. P. C8-595.
  7. Waseda Y. The Structure of Non-Crystalline Materials. Liquids and Amorphous Solids. N.Y.: McGraw-Hill, 1980. 325 p.
  8. Tahara S., Fujii H., Yokota Y. et al. // Physica B. 2006. V. 385/386. P. 219.
  9. Debela T.T., Wang X.D., Cao Q.P. et al. // J. Appl. Phys. 2015. V. 117. 114905.
  10. Stinton G.W., MacLeod S.G., Cynn H. et al. // Phys. Rev. B. 2014. V. 90 (13). 134105.
  11. Courac A., Le Godec Y., Solozhenko V.L. et al. // J. Appl. Phys. 2020. V. 127. 055903.
  12. Таблицы физических величин. Справочник под ред. И.Л. Кикоина. М.: Атомиздат. Табл. 6.18.
  13. Brandes E.A. Smithells Metals Reference Book, London: Butterworths (1983).
  14. McAlister S.P., Crozier E.D., Cochran J.F. // Can. J. Phys. 1974. V. 52. P. 1847.
  15. Yokoyama I., Waseda Y. // High Temp. Materials and Processes. 2006. V. 25. № 5–6. P. 261.
  16. Данные на сайте: http://www.ihed.ras.ru/rusbank/
  17. Marsh S.P. (Ed.). LASL Shock Hugoniot Data (Univ. California Press, Berkeley, 1980).
  18. Adebayo G.A., Akinlade O., Hussain L.A. // Pramana–J. Phys. 2005. V. 64. № 2. P. 269.
  19. Baria J.K., Janib A.R. // Brazilian J. Phys. 2010. V. 40. № 2. P. 204.
  20. Gonzalez L.E., Meyer A., Iniguez M.P. et al. // Phys. Rev. E. 1993. V. 47. P. 4120.
  21. Alemany M.M.G., Casas J., Rey C. et al. // Phys. Rev. E. 1997. V. 56 (6). P. 6818
  22. Зольников К.П., Псахье С.Г., Ланда А.И., Панин В.Е. // Изв. вузов. Физика. 1984. № 4. С. 20.
  23. Daw M.S., Baskes M.I. // Phys. Rev. B. 1984. V. 29. P. 6443.
  24. Baskes M.I., Johnson R.A. // Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 1994. V. 2. P. 147.
  25. Dremov V.V., Karavaev A.V., Kutepov A.L., Soulard L. // AIP Conference Proceedings 955 (Melville, NY, AIP, 2008). P. 305.
  26. Liu X.-Y., Adams J.B., Ercolessi F., Moriarty J.A. // Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 1996. V. 4. P. 293.
  27. Sun D., Mendelev M., Becker C. et al. // Phys. Rev. B. 2006. V. 73. 024116.
  28. Doneghan M., Heald P.T. // Physica status solidi (a). 1975. V. 30. P. 403.
  29. Wu Z., Francis M., Curtin W. // Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 2015. V. 23. 015004.
  30. Li X., Qin Y., Fu J., Zhao J. // Comp. Mater. Sci. 2015. V. 98. P. 328.
  31. Pei Z., Sheng H., Zhang X. et al. // Materials & Design. 2018. V. 153. P. 232.
  32. Smirnova D.E., Starikov S.V., Vlasova A.M. // Preprint. Comp. Mater. Sci. 2018. V. 154. P. 295.
  33. Igarashi M., Kanta K., Vitek V. // Phil. Mag. B. 1991. V. 63. P. 603.
  34. Pasianot R., Savino E.J. // Phys. Rev. B. 1992. V. 45. P. 12704.
  35. Baskes M.I. // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 59. P. 2666.
  36. Voter A.F., Chen S.P. // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1987. V. 82. P.175.
  37. Ercolessi F., Adams J.B. // Europhys. Lett. 1994. V. 26. P. 583.
  38. Moriarty J.A., Althoff J.D. // Phys. Rev. B. 1995. V. 51. P. 5609.
  39. Sturgeon J.B., Laird B.B. // Physical Review B. 2000. V. 62. P. 14720.
  40. Bai Y. Molecular dynamics simulation study of solid–liquid interface properties of HCP magnesium. Thesis. McMaster University, September 2012.
  41. Agrawal1 A., Mishra R., Ward L. et al. // Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 2013. V. 21. 085001.
  42. Baskes M.I., Chen S.P., Cherne F.J. // Phys. Rev. B. 2002. V. 66. 104107.
  43. Dremov V.V., Karavaev A.V., Sapozhnikov F. et al. // DYMAT. 2009 (2009). 1277.
  44. Beatriz G. del Rio, Gonzalez L.E. // J. Phys. Condens. Matter. 2014. V. 26 (46). 465102.
  45. Белащенко Д.К. // ТВТ. 2012. Т. 50. № 1. С. 65.
  46. Ravelo R., Baskes M. // Phys. Rev. Lett. 1997. V. 79. P. 2482.
  47. Vella J.R., Chen M., Stillinger F.H. et al. // Phys. Rev. B. 2017. V. 95. 064202.
  48. Won-Seok Ko, Dong-Hyun Kim, Yong-Jai Kwon, Min Hyung Lee // Metals. 2018. V. 8. P. 900.
  49. Etesami S.A., Baskes M.I., Laradji M., Asadi E. // Acta Mater. 2018. V. 161. P. 320.
  50. Zhiwei Cui, Feng Gao, Zhihua Cui, Jianmin Qu // Modeling Simul. Mater. Sci. Eng. 2012. V. 20. 015014.
  51. Vella J.R., Stillinger F.H., Panagiotopoulos A.Z., Debenedetti P.G. // J. Phys. Chem. B. 2015. V. 119. P. 8960.
  52. Белащенко Д.К. // УФН. 2020. Т. 190. № 12. С. 1233.
  53. Zhou L.G., Huang H. // Phys. Rev. B. 2013. V. 87. 045431.
  54. de Wijs G.A, Pastore G., Selloni A., van der Lugt W. // Phys. Rev. Lett. 1995. V. 75. P. 4480.
  55. Sengűl S., Gonzalez D.J., Gonzalez L.E. // J. Phys.: Condens. Matter. 2009. V. 21. 115106.
  56. Wax J.F., Albaki R., Bretonnet J.L. // Phys. Rev. B. 2000. V. 62. 14818.
  57. Iida T., Guthrie R.I.L. The Physical Properties of Liquid Metals. Oxford Science Publications, Oxford, 1988.
  58. Белащенко Д.К. // Журн. физ. химии. 2022. Т. 96. № 7. С. 952.
  59. Belashchenko D.K. Liquid Metals. From Atomistic Potentials to Properties, Shock Compression, Earth’s Core and Nanoclusters. Nova Science Publ. New York, 2018.
  60. Белащенко Д.К., Островский О.И. // Журн. физ. химии. 2006. Т. 80. № 4. С. 602.
  61. Белащенко Д.К. // ТВТ. 2006. Т. 44. № 5. С. 682.
  62. Schommers W. // Phys. Lett. 1973. V. 43A. P. 157.
  63. Waseda Y., Yokoyama K., Suzuki K. // Philos. Mag. 1974. V. 30. P. 1195.
  64. Белащенко Д.К. // УФН. 2013. Т. 183. № 12. С. 1281.
  65. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Под ред. В.П. Глушко. Т. 3. М.: Наука, 1981 г.
  66. Culpin M.F. // Proc. Phys. Soc. B. 1957. V. 70. P. 1079.
  67. Belashchenko D.K., Ostrovskii O.I. // High Temp. 2009. V. 47. P. 211.
  68. Clendenen G.L., Drickamer H.G. // Phys. Rev. 1964. V. 135. P. 1643.
  69. Errandonea D., Meng Y., Hausermann D., Uchida T. // J. Phys. Condens. Matter. 2003. V. 15(8). P. 1277.
  70. Olijnyk H., Holzapfel W.B. // Phys. Rev. B. 1985. V. 31. P. 4682.
  71. Bridgman P. // Proc. Am. Acad. 1948. V. 76. P. 98.
  72. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. VI. Гидродинамика. М.: Наука, 1986.
  73. Белащенко Д.К. // Журн. физ. химии. 2021. Т. 95. № 12. С. 1804.
  74. Белащенко Д.К. // Там же. 2022. Т. 96. № 3. С. 390.
  75. Thompson S.M., Gubbins K.E., Walton J.P.R.B. et al. // J. Chem. Phys. 1984. V. 81. P. 530.
  76. Medasani B., Park Y.H., Vasiliev I. // Phys. Rev. B. 2007. V. 75. 235436.
  77. Белащенко Д.К. // Журн. физ. химии. 2015. Т. 89. № 3. С. 517.
  78. Mackay A.L. // Acta Crystallogr. 1962. V. 15. P. 916.
  79. Influence de la temperature sur la tension superficielle. Techniques de l’ingenieur, traite Constantes physico-chiniques. K 476-2.
  80. Белащенко Д.К. // Журн. физ. химии. 2023. Т. 97. № 1. С. 128.
  81. Белащенко Д.К. // ТВТ. 2009. Т. 47. № 2. С. 231.
  82. // PNAS. 2017. October 17. E9188.

© Д.К. Белащенко, 2022