, Россия
, Россия
В этой статье представлено компьютерное моделирование влияния высокого гидростатического давления на механические свойства, такие как константы и модули упругости, собственная твердость и акустические скорости, металлов и сплавов Al, Cu, CuAl3 и AlCu3. Для моделирования энергии взаимодействия в металлах и сплавах применялся межатомный потенциал Саттона-Чена. Моделирование проводилось с использованием метода оптимизации геометрии с помощью программы General Utility Lattice Program (GULP) 5.1. Моделирование показало, что с увеличением гидростатического давления значения механических характеристик резко возрастают. Наибольший процент повышения механических свойств был выявлен при шаге давления от 0 до 100 ГПа. В диапазоне давлений [0, 100] ГПа самый высокий процент увеличения получен для константы упругости C44, а самый низкий – для поперечной акустической скорости в алюминии. С увеличением количества алюминия в сплавах продольная скорость звука уменьшается, а постоянные и модули упругости, а также собственная твердость увеличиваются.
высокое гидростатическое давление, модуль объемного сжатия, модуль сдвига, константы упругости, собственная твердость, скорость звука
1. Karaköse, E. Structural investigations of mechanical properties of Al based rapidly solidified alloys / E. Karaköse, M. Keskin // Materials & Design. – 2011. – Vol. 3, № 10. – P. 4970–4979.
2. Güler, E.Geometry optimization calculations for the elasticity of gold at high pressure / E. Güler, M. Güler // Advances in Materials Science and Engineering. – 2013. – Vol. 2013. – 5 p. – DOI: https://doi.org/10.1155/2013/525673.
3. Kimizuka, H. Complete set of elastic constants of _-quartz at high pressure: a first-principles study / H. Kimizuka, S. Ogata, J. Li, Y. Shibutani // Physical Review B. – 2007. – Vol. 75, № 5. – P. 054109 (6 p.).
4. Gale, J. The general utility lattice program (GULP) / J.D. Gale, L.A. Rohl // Molecular Simulation. – 2003. – Vol. 29, № 5. – P. 291-341.
5. Hieu, K. High pressure melting curves of silver, gold and copper / K.H. Hieu, N.N. Ha // AIP Advances. – 2013. – Vol. 3, № 11. – P. 112125.
6. Kart, H.H. Thermal and mechanical properties of Cu–Au intermetallic alloys / H.H. Kart, M. Tomak, T. Çagin // Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. – 2005. – Vol. 13, № 5. – P. 657–669.
7. Desta, O.G. The Effect of High Hydrostatic Pressure on the Mechanical Properties of the Binary Alloys of the System AuAg3, AgAu3 and their Components Using Computer Simulation / O.G. Desta, M.I. Bykova, Yu.K. Timoshenko //Journal of Computer Science & Computational Mathematics. – 2021. – Vol. 11, № 4. – DOI: 10.20967/jcscm.2021.04.001.
8. Gale, Julian D. General Utility Lattice Program (GULP). Version 5.1 / Julian D. Gale. – Australia: Curtin University, 2020. – 180 p.
9. Januszko, A. Phonon spectra and temperature variation of bulk properties of Cu, Ag, Au and Pt using Sutton–Chen and modified Sutton–Chen potentials / A. Januszko, S.K. Bose // Journal of Physics and Chemistry of Solids. – 2015. – Vol. 82. – P. 67–75.
10. Kart, Ö. Phonon dispersions and elastic constants of disordered Pd–Ni alloys / S. Ö. Kart, M. Tomak, T. Çagın // Physica B: Condensed Matter. – 2005. – Vol. 355, № 1-4. – P. 382–391.
11. Ozgen, S. Molecular dynamics simulation of solidification kinetics of aluminium using Sutton-Chen version of EAM / S. Ozgen, E. Duruk // Materials Letters. – 2004. – Vol. 58, № 6. – P. 1071–1075.
12. Tian, T. Ab initio calculations on elastic properties in L12 structure Al3X and X3Al type (X = transition or main group metal) intermetallic compounds / T. Tian, X. F. Wang, W. Li // Solid state communications. – 2013. – Vol. 156. – P. 69–75.
13. Dubrovinsky, L. Noblest of all metals is structurally unstable at high pressure / L. Dubrovinsky, N. Dubrovinskaia, A. W. Crichton, et al. // Physical review letters. – 2007. – Vol. 98, № 4. – P. 045503.
14. Luan, X. The Mechanical Properties and Elastic Anisotropies of Cubic Ni3Al from First Principles Calculations / X. Luan, H. Qin, F. Liu et al. // Crystals. – 2018. – Vol. 8, № 8. – P. 307-318.
15. Kong, G. Structural stability, elastic and thermodynamic properties of Au-Cu alloys from first principles calculations / G. Kong, X. Ma, Q. Liu et al. // Physica B: Condensed Matter. – 2018. – Vol. 533. – P. 58-62.
16. Rafii-Tabar, H. Long-range Finnis-Sinclair potentials for fcc metallic alloys / H. Rafii-Tabar, A.P. Sulton // Philosophical Magazine Letters. – 1991. – Vol. 63, № 4. – P. 217–224.
17. Musa, S.M. Computational Finite Element Methods in Nanotechnology / S.M. Musa. – CRC Press, 2012. – 640 p.
18. Karimbeigi, A. Effect of composition and milling time on the synthesis of nanostructured Ni-Cu alloys by mechanical alloying method / A. Karimbeigi, A. Zakeri, A. Sadighzadeh // Iranian Journal of Materials Science & Engineering. – 2013. – Vol. 10, № 3. – P. 27–31.
19. Hu, M. Measuring velocity of sound with nuclear resonant inelastic X-ray scattering // M. Hu // Physical Review B. – 2003. – Vol. 67, № 9. – P. 094304.
20. Niranjan, M.K. First principles study of structural, electronic and elastic properties of cubic and orthorhombic RhSi / M.K. Niranjan // Intermetallics. – 2012. – Vol. 26. – P. 150–156.
21. Flynn, T. Cryogenic engineering, revised and expanded / T. Flynn. – New York: Marcel Dekker, 2005. – 895 p.
