OSOBENNOSTI OBRAZOVANIYa PRIMESNYKh DEFEKTOV V α-Ti I α2-Ti3Al

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Методом проекционных присоединенных волн рассчитаны энергии образования дефектов внедрения и замещения, заселенности орбиталей Гамильтона, локализация электронов, объем Вороного и другие характеристики α-Ti и α2-Ti3Al. Показано, что металлические примеси предпочитают занимать междоузельные позиции с низкой локализацией электронов. Энергетически предпочтительной позицией внедрения в α-Ti для большинства примесей является краудион между атомами Ti, расположенными в смежных плоскостях (0001), тогда как в α2-Ti3Al сплаве — гексаэдрическая позиция в центре титанового треугольника. Их предпочтительность обусловлена в основном химическим вкладом в энергию образования дефекта. В целом наличие алюминия в сплаве приводит к повышению энергии образования дефектов. В α-Ti энергия замещения для 3d-металлов середины ряда лишь на 0.13–0.67 эВ ниже, чем энергия внедрения в краудион, тогда как для металлов IIIA группы эта разница существенно выше (2.60–3.13 эВ). Напротив, заселенность орбиталей Гамильтона для переходных металлов середины 3d-периода является максимальной и составляет 3.9–4.7 эВ. Подобная тенденция характерна и для α2-Ti3Al: меньшая разница в энергии образования дефектов замещения и внедрения, более прочная связь примеси в позиции внедрения. Локализация электронов повышается вблизи примесей простых металлов, что свидетельствует о повышении ковалентного вклада в механизм их химической связи в позициях внедрения.

References

  1. R. G. Hennig, D. R. Trinkle, J. Bouchet et al., Nat. Mater. 4, 129 (2005).
  2. G. Lu¨tjering and J. C. Williams, Titanium (2nd ed.), Springer, Berlin (2007).
  3. C. Leyens and M. Peters, Titanium and Titanium Alloys: Fundamentals and Applications, Wiley–VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim (2003).
  4. W. Sha and S. Maliov, Titanium Alloys: Modelling of Microstructure, Properties and Applications, CRC Press, Boca Raton (2009).
  5. T. Heumann, Diffusion in Metallen: Grundlagen, Theorie, Vorgange in Reinmetallen und Legierungen, Springer-Verlag, Berlin (1992).
  6. H. Mehrer, Diffusion in Solids: Fundamentals, Methods, Materials, Diffusion-Controlled Processes, Springer, Berlin (2007).
  7. H. Nakajima, M. Koiwa, and S. Ono, Scr. Metall. 17, 1431 (1983).
  8. H. Nakajima, M. Koiwa, Y. Minonishi et al., Trans. Jpn. Inst. Met. 24, 655 (1983).
  9. H. Nakajima and M. Koiwa, in Proc. 5th Int. Conf. on Titanium, vol. 3 (Munich, 1984), Deutsche Gesellschaft fu¨r Metallkunde, Oberursal (1985), p. 1759.
  10. M. K¨oppers, Chr. Herzig, M. Friesel et al., Acta Mater. 45, 4181 (1997).
  11. M. K¨oppers, D. Derdau, M. Friesel et al., Def. Diffus. Forum 143, 43 (1997).
  12. R. A. Perez, F. Dyment, Hj. Matzke et al., J. Nucl. Mater. 217, 48 (1994).
  13. R. A. Perez, F. Dyment, G. Garc´ıa Bermu´dez et al., J. Nucl. Mater. 207, 221 (1993).
  14. J. H. R. dos Santos, P. F. P. Fichtner, M. Behar et al., Appl. Phys. A 58, 453 (1994).
  15. P. Hohenberg and W. Kohn, Phys. Rev. 136, B864 (1964).
  16. M. J. Gillan, J. Phys. C: Solid State Phys. 20, 3621 (1987).
  17. H. H. Wu and D. R. Trinkle, Phys. Rev. Lett. 107, 045504 (2011).
  18. P. Zhang, J. Zhao, and B. Wen, J. Nucl. Mater. 423, 164 (2012).
  19. A. O’Hara and A. A. Demkov, Appl. Phys. Lett. 104, 211909 (2014).
  20. K. Klyukin, M. G. Shelyapina, and D. Fruchart, J. Alloys Compd. 644, 371 (2015).
  21. H. H. Wu, P. Wisesa, and D. R. Trinkle, Phys. Rev. B 94, 014307 (2016).
  22. A. V. Bakulin, T. I. Spiridonova, S. E. Kulkova et al., Int. J. Hydrogen Energy 41, 9108 (2016).
  23. M. David and D. Conn´etable, J. Phys.: Condens. Matter 29, 455703 (2017).
  24. D. Conn´etable and M. David, J. Alloys Compd. 772, 280 (2019).
  25. А. В. Бакулин, А. М. Латышев, С. Е. Кулькова, ЖЭТФ 152, 164 (2017).
  26. А. В. Бакулин, С. С. Кульков, С. Е. Кулькова, ЖЭТФ 157, 688 (2020).
  27. S. E. Kulkova, A. V. Bakulin, and S. S. Kulkov, Latv. J. Phys. Tech. Sci. 55, 20 (2018).
  28. D. Conn´etable, A. Prillieux, C. Thenot et al., J. Phys.: Condens. Matter 32, 175702 (2020).
  29. E. Epifano and G. Hug, Comput. Mater. Sci. 174, 109475 (2020).
  30. A. V. Bakulin, S. S. Kulkov, and S. E. Kulkova, Intermetallics 137, 107281 (2021).
  31. С. С. Кульков, А. В. Бакулин, С. Е. Кулькова, ЖЭТФ 146, 594 (2014).
  32. D. Conn´etable, Int. J. Hydrogen Energy 44, 32307 (2019).
  33. A. V. Bakulin, A. S. Kulkov, and S. E. Kulkova, Int. J. Hydrogen Energy 48, 232 (2023).
  34. L. Scotti and A. Mottura, J. Chem. Phys. 142, 204308 (2015).
  35. W. W. Xu, S. L. Shang, B. C. Zhou et al., Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 16870 (2016).
  36. L. J. Zhang, Z. Y. Chen, Q. M. Hu et al., J. Alloys Compd. 740, 156 (2018).
  37. Н. Д. Горев, А. В. Бакулин, С. Е. Кулькова, ЖЭТФ 165, 807 (2024).
  38. P. E. Bl¨ochl, Phys. Rev. B 50, 17953 (1994).
  39. G. Kresse and D. Joubert, Phys. Rev. B 59, 1758 (1999).
  40. G. Kresse and J. Hafner, Phys. Rev. B 47, 558 (1993).
  41. G. Kresse and J. Furthmu¨ller, Comput. Mat. Sci. 6, 15 (1996).
  42. G. Kresse and J. Furthmu¨ller, Phys. Rev. B 54, 11169 (1996).
  43. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996).
  44. R. M. Wood, Proc. Phys. Soc. 80, 783 (1962).
  45. P. Villars and L. D. Calvert, Pearson’s Handbook of Crystallographic Data for Intermetallic Phases, 2nd ed., ASM International, Materials Park, Ohio (1991).
  46. A. Y. Lozovoi, A. T. Paxton, and M. W. Finnis, Phys. Rev. B 74, 155416 (2006).
  47. R. Dronskowski and P. E. Bl¨ochl, J. Phys. Chem. 97, 8617 (1993).
  48. S. Maintz, V. L. Deringer, A. L. Tchougr´eeff et al., J. Comput. Chem. 34, 2557 (2013).
  49. S. Maintz, V. L. Deringer, A. L. Tchougr´eeff et al., J. Comput. Chem. 37, 1030 (2016).
  50. T. A. Manz and N. G. Limas, RSC Adv. 6, 47771 (2016).
  51. N. G. Limas and T. A. Manz, RSC Adv. 6, 45727 (2016).
  52. B. Silvi and A. Savin, Nature 371, 683 (1994).
  53. Y. Koizumi, M. Kishimoto, Y. Minamino et al., Philos. Mag. 88, 2991 (2008).
  54. Y. Mishin and Chr. Herzig, Acta Mater. 48, 589 (2000).
  55. A. Savin, R. Nesper, S. Wengert et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 36, 1808 (1997).
  56. K. Tanaka, K. Okamoto, H. Inui et al., Phil. Mag. A 73, 1475 (1996).
  57. J. W. Flowers Jr., K. C. O’Brien, and P. C. McEleney, J. Less-Common Met. 7, 393 (1964).
  58. S. S. Kulkov, A. V. Bakulin, S. E. Kulkova, Int. J. Hydrogen Energy 43, 1909 (2018).
  59. А. В. Бакулин, Л. С. Чумакова, С. Е. Кулькова, ЖЭТФ 163, 796 (2023).
  60. J. Breuer, T. Wilger, M. Friesel et al., Intermetallics 7, 381 (1998).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 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».