原子模拟研究α-铁中铜析出物的热力学和力学性质
材料科学
2013-11-20 v2
摘要
Fe-Cu体系由于作为铜钢模型合金的技术重要性，在过去几十年中引起了广泛关注。尽管有这些努力，其相图的几个方面仍未得到解释。在这里，我们使用原子模拟来表征体心立方（BCC）铁中铜析出物的多晶型相图，并在热稳定性、形状和强度方面建立其热力学和力学性质之间的一致联系。发现铜析出物从BCC转变为密堆积9R结构的尺寸强烈依赖于温度，范围从200 K时直径约4 nm（约2700个原子）到700 K时约8 nm（约22800个原子）。这些数字与Monzen等人[Phil. Mag. A 80, 711 (2000)]对实验数据的解释非常一致。强烈的温度依赖性源于BCC Cu的熵稳定化，而BCC Cu作为体相是机械不稳定的。虽然在高温下转变表现出第一级特征，但滞后现象以及成核势垒在低于约300 K的温度下消失。这种行为通过BCC和9R纳米析出物的核心和壳层（润湿层）区域之间能量差的相互抵消来解释。所提出的机制并非Fe-Cu体系特有，但通常可以在不混溶体系中观察到，只要少数组分在宿主基质的晶格结构中不稳定。最后，我们还研究了析出物与螺位错的相互作用，作为结构和取向的函数。结果提供了析出物强度的连贯图像，统一了先前的计算和实验观察。
引用
@article{arxiv.1304.6187,
title = {Thermodynamic and mechanical properties of copper precipitates in alpha-iron from atomistic simulations},
author = {Paul Erhart and Jaime Marian and Babak Sadigh},
journal= {arXiv preprint arXiv:1304.6187},
year = {2013}
}
备注
15 pages, 15 figures