基于原子模拟的 Ni-Al 纳米层反应过程的热力学诠释
材料科学
2015-06-17 v3
摘要
能够通过放热反应形成金属间化合物的金属构成了一类具有多种应用的反应材料。由薄交替层组成的 Ni-Al 层压板正被视为用于研究各种反应过程的模型纳米级金属多层膜。然而，混合后短时间尺度内的反应动力学尚未完全被理解。在本工作中，我们利用基于最先进原子间势的热力学积分，计算了不同固相下 Ni-Al 合金的自由能随成分和温度的变化。我们利用这些信息来解释双层系统在 800 K 和零压力下，分别在等温和等焓条件下的分子动力学 (MD) 模拟。我们发现，混合后总会形成一个无序相，作为更稳定的纳米晶 B2 相的前驱体。我们根据计算所得的状态变量所支配的热力学轨迹来诠释观察到的反应。模拟时间长达 30 ns，这为观察 MD 模拟中此前未曾见过的现象提供了窗口。我们的结果增进了对早期实验反应时间尺度的理解，并表明无论施加何种边界条件，路径（分离的反应物）（无序相）（B2 结构）总是得以实现。
引用
@article{arxiv.1309.2664,
title = {Thermodynamic interpretation of reactive processes in Ni-Al nanolayers from atomistic simulations},
author = {Luis Sandoval and Geoffrey H. Campbell and Jaime Marian},
journal= {arXiv preprint arXiv:1309.2664},
year = {2015}
}