Институт квантового материаловедения IQMS

Растворимость легирующих элементов в ОЦК и ГЦК Fe

О.И. Горбатов, И.К. Разумов, Ю.Н. Горностырев

Методами теории функционала электронной плотности рассчитана энтальпия растворения легирующих элементов в ОЦК и ГЦК Fe в ферромагнитном и парамагнитном состояниях. Показано, что переход в парамагнитное состояние приводит к увеличению энтальпии растворения для элементов, расположенных в Периодической таблице левее железа (Ti, V, Cr, Nb, Mo). Установлено, что Cu является единственным легирующим элементом, энтальпия растворения которого положительна во всех структурных и магнитных состояниях Fe и уменьшается с ростом температуры.

Энергии растворения легирующих элементов в зависимости от их положения в Периодической таблице в ОЦК Fe в ферромагнитном (●) и парамагнитном (▲) состояниях и в парамагнитном ГЦК Fe (□). Первопринципный расчет CPA-KKR-GF методом.

Особенности кинетики распада и морфологии выделений в двойных и тройных системах на основе Fe исследованы методом моделирования Монте-Карло (MК) с использованием рассчитанных параметров межатомного взаимодействия для парамагнитной и ферромагнитной матрицы в широком интервале значений концентраций и температур. Установлено, что существенным фактором, определяющим характер взаимодействия между легирующими элементами и ранние стадии распада, является магнитное состояние железа. Используемый подход позволяет предсказать границы растворимости и условия образования наноразмерных выделений.

Энергия эффективного парного Cu-Cu взаимодействия в ОЦК Fe для различных магнитных состояний (слева) и предел растворимости меди в зависимости от температуры (справа), рассчитанный методом Монте-Карло моделирования с первопринципной параметризацией (◊) в сравнении с экспериментальными данными (●).