Molecular Dynamics Investigation of the Effect of the Interface Orientation on the Intensity of Titanium Dissolution in Crystalline and Amorphous Aluminum

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The influence of the interface orientation on the intensity of dissolution of titanium in crystalline and amorphous aluminum is studied by molecular dynamics simulation. The following four orientations of the Ti–Al interface with respect to the Ti (hcp) and Al (fcc) lattices are considered: (1) (0001):(111), (2) (0001):(001), (3) (101¯0101¯0):(111), and (4) (101¯1101¯1):(001). The interface orientation is found to influence the intensity of dissolution of titanium in aluminum, which increases for the accepted designations in the order 1–2–3–4. An important phenomenon in this case turns out to be the formation of a thin (2–3 atomic planes thick) crystalline layer in aluminum, which repeats the crystal lattice of titanium, at the initial stage of dissolution. At a temperature below the melting point of aluminum, a grain boundary parallel to the interface forms behind this layer. At temperatures above the melting point of aluminum, this crystalline layer is preserved, but its thickness decreases gradually as the temperature increases. For aluminum in an amorphous state at temperatures below its melting point, the dissolution of titanium occurs at almost the same intensity as in the crystalline state of aluminum, which is explained by the formation of a similar crystalline layer in aluminum at the interface in all cases.

About the authors

G. M Poletaev

Polzunov Altai State Technical University

Email: gmpoletaev@mail.ru
656038, Barnaul, Russia

Yu. V Bebikhov

Mirny Polytechnic Institute, Ammosov North-Eastern Federal University

Email: gmpoletaev@mail.ru
678170, Mirny, Russia

A. S Semenov

Mirny Polytechnic Institute, Ammosov North-Eastern Federal University

Email: gmpoletaev@mail.ru
678170, Mirny, Russia

A. A Sitnikov

Polzunov Altai State Technical University

Author for correspondence.
Email: gmpoletaev@mail.ru
656038, Barnaul, Russia

References

  1. Y.-W. Kim, J. Metals 46, 30 (1994).
  2. F. Appel, P. A. Beaven, and R. Wagner, Acta metall. mater. 41, 1721 (1993).
  3. J. Lapin, Proc. Metal, Tanger, Ostrava 19, 2019 (2009).
  4. T. Tetsui, Rare Metals 30, 294 (2011).
  5. T. Voisin, J.-P. Monchoux, and A. Couret, in Spark Plasma Sintering of Materials, ed. by P. Cavaliere, Springer, Cham (2019), p. 713.
  6. Q. Wu, J. Wang, Y. Gu, Y. Guo, G. Xu, and Y. Cui, J. Phase Equilib. Di us. 39, 724 (2018).
  7. N. Thiyaneshwaran, K. Sivaprasad, and B. Ravisankar, Sci. Rep. 8, 16797 (2018).
  8. H. Wu, Sh. Zhang, H. Hu, J. Li, J. Wu, Q. Li, and Zh. Wang, Intermetallics 110, 106483 (2019).
  9. J.-G. Luo, Welding J. 79, 239-s (2000).
  10. Г. М. Полетаев, ЖЭТФ 160, 527 (2021).
  11. Г. М. Полетаев, Р. Ю. Ракитин, ФТТ 64, 412 (2022).
  12. V. V. Boldyrev, K. Tkacova, J. Mater. Synt. Proc. 8, 121 (2000).
  13. V. Y. Filimonov, M. V. Loginova, S. G. Ivanov, A. A. Sitnikov, V. I. Yakovlev, A. V. Sobachkin, A. Z. Negodyaev, and A. Y. Myasnikov, Comb. Sci. Techn. 192, 457 (2020).
  14. M. V. Loginova, V. I. Yakovlev, V. Yu. Filimonov, A. A. Sitnikov, A. V. Sobachkin, S. G. Ivanov, and A. V. Gradoboev, Lett. Mater. 8, 129 (2018).
  15. R. R. Zope and Y. Mishin, Phys. Rev. B 68, 024102 (2003).
  16. Y.-K. Kim, H.-K. Kim, W.-S. Jung, and B.-J. Lee, Comput. Mater. Sci. 119, 1 (2016).
  17. Q.-X. Pei, M. H. Jhon, S. S. Quek, and Z. Wu, Comput. Mater. Sci. 188, 110239 (2021).
  18. C. Chen, F. Zhang, H. Xu, Z. Yang, and G. M. Poletaev, J. Mater. Sci. 57, 1833 (2022).
  19. Г. М. Полетаев, И. В. Зоря, ЖЭТФ 158, 485 (2020).
  20. Q. Bizot, O. Politano, A. A. Nepapushev, S. G. Vadchenko, A. S. Rogachev, and F. Baras, J. Appl. Phys. 127, 145304 (2020).
  21. M. I. Mendelev, F. Zhang, H. Song, Y. Sun, C. Z. Wang, and K. M. Ho, J. Chem. Phys. 148, 214705 (2018).
  22. H. Y. Zhang, F. Liu, Y. Yang, and D. Y. Sun, Sci. Rep. 7, 10241 (2017).
  23. M. I. Mendelev, M. J. Rahman, J. J. Hoyt, and M. Asta, Modell. Simul. Mater. Sci. Eng. 18, 074002 (2010).
  24. D. Y. Sun, M. Asta, and J. J. Hoyt, Phys. Rev. B. 69, 024108 (2004).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

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».