钛和锆的 bcc 相中由声子辅助的扩散：基于第一性原理的研究
材料科学
2023-07-06 v2
摘要
扩散是许多复杂材料现象背后的机制，理解它对于发现具有期望物理和力学性质的新材料至关重要。某些固相组，例如 IIIB 和 IVB 金属及其合金的 bcc 相，仅在达到足够高温并经历非谐振动熵效应时才稳定，表现出“异常快速扩散”。然而，所观测到的非凡快速扩散的潜在原因尚不清楚，并且由于这些相中存在谐振动不稳定性，标准模型无法预测其扩散率。在此，我们指出非谐音子-声子耦合效应能够准确描述 IVB 金属 bcc 相中异常大的宏观扩散系数，从而对这些相中扩散的潜在机制给出新的理解。我们利用温度依赖的声子分析，将 ab initio 分子动力学与晶格动力学计算相结合，提供了一种在谐近似之外使用过渡态理论的新途径。我们用可用的实验测量验证了钛和锆 bcc 相的扩散率预测，同时表明基于谐过渡态理论的预测严重低估了这些相中的扩散率。
引用
@article{arxiv.1910.05806,
title = {Phonon-assisted diffusion in bcc phase of titanium and zirconium from first-principles},
author = {Sara Kadkhodaei and Ali Davariashtiyani},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.05806},
year = {2023}
}
备注
11 pages, 5 figures, supplemental material of 18 pages with 11 figures