Entropia vibracional em ligas metálicas : determinação de parâmetros termodinâmicos em ligas metálicas via ligação adiabática e dinâmica molecular
Caetano Rodrigues Miranda
DISSERTAÇÃO
Português
(Broch.)
T/UNICAMP M672e
Campinas, SP : [s.n.], 1999.
109 p. : il.
Orientador: Alex Antonelli
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin
Resumo: As propriedades termodinâmicas das ligas foram calculadas usando o método de Ligação Adiabática no formalismo da Dinâmica Molecular. Nós estudamos a aplicação do método da Ligação Adiabática na investigação do fenômeno ordem-desordem e defeitos pontuais na liga Ni3Al. Para as simulações de...
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Resumo: As propriedades termodinâmicas das ligas foram calculadas usando o método de Ligação Adiabática no formalismo da Dinâmica Molecular. Nós estudamos a aplicação do método da Ligação Adiabática na investigação do fenômeno ordem-desordem e defeitos pontuais na liga Ni3Al. Para as simulações de Dinâmica molecular usamos a dinâmica da Cadeia Massiva de Nosé-Hoover e o método de Andersen e para descrever as interações entre os átomos da liga usamos o potencial do tipo tight-binding de Cleri-Rosato. Quanto ao fenômeno ordem-desordem foram calculadas as diferenças ordem-desordem da energia livre e entropia vibracional da liga Ni3Al. Nós encontramos que a diferença ordem-desordem da entropia vibracional aumenta com a temperatura variando de 0,14 kb/átomo em 300 K até 0,21 kb/átomo em 1200 K. Estes resultados estão em concordância com os resultados experimentais. Os cálculos sugerem que o principal fator no aparecimenteo desta diferença ordem-desordem da entropia vibracional é a diferença entre os volumes da liga nas fases ordenada e desordenada. Calculamos as energias livres e entropias de fornmação das vacâncias e as energias de formação de vacâncias e anti-sítios para a liga Ni3Al na fase ordenada, esses resultados estão em boa concordância com resultados conhecidos. Em particular para a entropia vibracional de formação de vacâncias de Ni (2,7 kb) e Al (4,0 kb) na liga, nossos resultados por incluirem efeitos de anarmonicidade mostram-se mais realísticos que os resultados teóricos obtidos pelo método Quase-harmônico, além de concordarem com recentes resultados experimentais obtidos por Badura-Gergen e Schaefer, PRB 56,3032 (1997). A partir do cálculo das energia e entropia de formação fizemos um estudos da concentrações dos defeitos pontuais na liga Ni3Al em sua fase ordenada em 1000 K em função da concentração de Ni e com a temperatura para três composições diferentes da liga (Ni76Al74Ni75Al25 e Ni74Al26)
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Abstract: The thermodynamics properties of alloys are calculated employing the method of Adiabatic Switching in the Molecular Dynamics (MD) formalism. We study the application of the Adiabatic Switching to investigate order-disorder phenomena and point defects in Ni3Al. The MD simulations were...
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Abstract: The thermodynamics properties of alloys are calculated employing the method of Adiabatic Switching in the Molecular Dynamics (MD) formalism. We study the application of the Adiabatic Switching to investigate order-disorder phenomena and point defects in Ni3Al. The MD simulations were performed using the Massive Nosé-Hoover Chain (MNHC) and Andersen dynamics and we have employed a tight-binding potential of Cleri and Rosato to describe interactions in the Ni-Al system. The free energy and entropy differences in Ni3Al between its equilibrium ordered structure and a disordered solid solution were calculated. We find that the vibration entropy difference increases with temperature from 0.14 kB/atom at 300 K to 0.21 kB/atom at 1200 K. These results are in agreement with experimental values. Our calculations suggested that the major cause of the entropy difference in this system is the volume difference between the ordered and disordered phases. The vacancy formation free energy and vibration entropies, vacancy and antisite defect formation energies and their corresponding relaxation volumes were evaluated in Ni3Al in the ordered phase, these values being in good agreements with known values. In particular, our results of Ni (2.7 kB) and Al (4.0 kB) vacancies formation entropies that include anharmonic effects are more realistic those by Quasi-harmonic method and agree with recent experimental data estimated by Badura-Gergen e Schaefer, PRB 56,3032 (1997). The concentration of point defects at 1000K as a function of Ni content and the effect of temperature on them were studied for three compositions (Ni76Al74,Ni75Al25 and Ni74Al26)
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Entropia vibracional em ligas metálicas : determinação de parâmetros termodinâmicos em ligas metálicas via ligação adiabática e dinâmica molecular
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