МЕХАНИЗМЫ ДИФФУЗИИ ЖЕЛЕЗА В α-Ti

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В рамках теории переходного состояния и метода проекционных присоединенных волн проведено изучение механизмов диффузии железа в α-Ti. Рассчитаны энергии образования дефектов внедрения и замещения, а также барьеры миграции железа в α-Ti вдоль возможных путей как по междоузельному, так и вакансионному механизму. Подтверждено, что наиболее предпочтительной позицией для внедрения атома железа является краудион, энергия образования которого лишь на 0.17 эВ выше, чем образование дефекта замещения титана железом. Методом Лэндмана получены аналитические выражения для температурных коэффициентов диффузии железа в двух кристаллографических направлениях для междоузельного механизма. В целом коэффициенты диффузии железа в α-Ti и ее анизотропия согласуются с экспериментальными данными, тогда как соответствующие коэффициенты диффузии для вакансионного механизма на несколько порядков меньше. Полученные результаты позволяют заключить, что аномально быстрая диффузия железа в α-Ti обусловлена междоузельным механизмом.

Об авторах

Н. Д. Горев

Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук; Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: bakulin@ispms.ru
Россия, 634055, Томск; 634050, Томск

А. В. Бакулин

Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук

Email: bakulin@ispms.tsc.ru
Россия, 634055, Томск

С. Е. Кулькова

Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук; Национальный исследовательский Томский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: bakulin@ispms.ru
Россия, 634055, Томск; 634050, Томск

Список литературы

  1. C. Leyens and M. Peters, Titanium and Titanium Alloys: Fundamentals and Applications, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim (2003).
  2. M. J. Donachie, Jr. Titanium. A Technical Guide (2nd ed.), ASM International, Materials Park, Ohio (2000).
  3. M. M. Stupel, M. Bamberger, and M. Ron, J. Less-Common Met. 123, 1 (1986).
  4. T. Heumann, Diffusion in Metallen: Grundlagen, Theorie, Vorgange in Reinmetallen und Legierungen, Springer-Verlag, Berlin (1992).
  5. H. Mehrer, Diffusion in Solids: Fundamentals, Methods, Materials, Diffusion-Controlled Processes, Springer, Berlin (2007).
  6. Z. Li and W. Gao, in Intermetallics Research Progress, ed. by Y. N. Berdovsky, Nova Sci. Publ., New York (2008), p. 1.
  7. D. P. Broom, Hydrogen Storage Materials: The Characterisation of Their Storage Properties, Springer, London (2011).
  8. P. Hohenberg and W. Kohn, Phys. Rev. 136, B864 (1964).
  9. M. J. Gillan, J. Phys. C: Solid State Phys. 20, 3621 (1987).
  10. D. Connetable, Int. J. Hydrogen Energy 44, 32307 (2019).
  11. M. G. Shelyapina, Hydrogen 3, 285 (2022).
  12. С. Е. Кулькова, А. В. Бакулин, Л. С. Чумакова, Физ. Мезомех. 25, 51 (2022).
  13. K. Klyukin, M. G. Shelyapina, and D. Fruchart, J. Alloys Compd. 644, 371 (2015).
  14. H. H. Wu, P. Wisesa, and D. R. Trinkle, Phys. Rev. B 94, 014307 (2016).
  15. А. В. Бакулин, С. С. Кульков, С. Е. Кулькова, ЖЭТФ 157, 688 (2020).
  16. E. Epifano and G. Hug, Comput. Mater. Sci. 174, 109475 (2020).
  17. D. Connetable, A. Prillieux, C. Thenot et al., J. Phys.: Condens. Matter 32, 175702 (2020).
  18. L. J. Zhang, T. I. Spiridonova, S. E. Kulkova et al., Comput. Mater. Sci. 128, 236 (2017).
  19. Y. Hu, L. Suo, Q. Long et al., Vacuum 209, 111739 (2023).
  20. N. Zou, H. J. Lu, and X. G. Lu, J. Alloys Compd. 803, 684 (2019).
  21. G. M. Hood and R. J. Schultz, Philos. Mag. 26, 329 (1972).
  22. H. Nakajima and M. Koiwa, ISIJ Int. 31, 757 (1991).
  23. L. Scotti and A. Mottura, J. Chem. Phys. 142, 204308 (2015).
  24. W. W. Xu, S. L. Shang, B. C. Zhou et al., Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 16870 (2016).
  25. R. C. Pasianot, R. A. Perez, V. P. Ramunni et al., J. Nucl. Mater. 392, 100 (2009).
  26. R. C. Pasianot and R. A. Perez, J. Nucl. Mater. 434, 158 (2013).
  27. L. J. Zhang, Z. Y. Chen, Q. M. Hu et al., J. Alloys Compd. 740, 156 (2018).
  28. H. Nakajima, M. Koiwa, and S. Ono, Scr. Metall. 17, 1431 (1983).
  29. H. Nakajima, M. Koiwa, Y. Minonishi et al., Trans. Jpn. Inst. Met. 24, 655 (1983).
  30. H. Nakajima andM. Koiwa, in Titanium, Science and Technology, ed. by G. Lutjering, U. Zwicker, and W. Bunk, Deutsche Gesellschaft fur Metallkunde e. V., Oberursel (1984), Vol. 3, p. 1759.
  31. P. E. Blochl, Phys. Rev. B 50, 17953 (1994).
  32. G. Kresse and D. Joubert, Phys. Rev. B 59, 1758 (1999).
  33. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996).
  34. R. M. Wood, Proc. Phys. Soc. 80, 783 (1962).
  35. G. Henkelman, B. P. Uberuaga, and H. Jonsson, J. Chem. Phys. 113, 9901 (2000).
  36. U. Landman and M. F. Shlesinger, Phys. Rev. B 19, 6207 (1979).
  37. U. Landman and M. F. Shlesinger, Phys. Rev. B 19, 6220 (1979).
  38. А. В. Бакулин, Л. С. Чумакова, С. Е. Кулькова, ЖЭТФ 160, 206 (2021).
  39. A. V. Bakulin, L. S. Chumakova, and S. E. Kulkova, Intermetallics 146, 107587 (2022).
  40. S. Ganeshan, L. G. Hector Jr., and Z. K. Liu, Acta Mater. 59, 3214 (2011).
  41. P. B. Ghate, Phys. Rev. 133, A1167 (1964).
  42. A. Y. Lozovoi, A. Alavi, and M. W. Finnis, Phys. Rev. Lett. 85, 610 (2000).
  43. S. S. Kulkov, A. V. Bakulin, and S. E. Kulkova, Int. J. Hydrogen Energy 43, 43 (2018).
  44. T. A. Manz and N. G. Limas, RSC Adv. 6, 47771 (2016).
  45. T. A. Manz, RSC Adv. 7, 45552 (2017).
  46. R. Dronskowski and P. E. Blochl, J. Phys. Chem. 97, 8617 (1993).
  47. R. Nelson, C. Ertural, J. George et al., J. Comput. Chem. 41, 1931 (2020).
  48. H. Wu, T. Mayeshiba, and D. Morgan, Sci. Data 3, 160054 (2016).
  49. B. Silvi and A. Savin, Nature 371, 683 (1994).
  50. G. Cacciamani, J. De Keyzer, R. Ferro et al., Intermetallics 14, 1312 (2006).
  51. B. Medasani, M. Haranczyk, A. Canning et al., Comput. Mater. Sci. 101, 96 (2015).
  52. V. O. Shestopal, Sov. Phys. Solid State 7, 2798 (1966).
  53. E. Hashimoto, E. A. Smirnov, and T. Kino, J. Phys. F: Met. Phys. 14, L215 (1984).
  54. N. Chen, Z. Yu, Acta Metall. Sin. 30, A112 (1994).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».