Energia oddziaływania par atomów w układach NiAl-C (C=Fe, Co, Cr) oraz TiAl-C (C = Cr, V). Symulacje relaksacji

Energie tworzenia pojedynczych defektów punktowych oraz ich par w układach NiAl-C (C = Fe, Co, Cr) TiAl-C (C = V, Cr) z nadstruk-turami typu odpowiednio B2 i L1(o) obliczono "z pierwszych zasad" metodą funkcjonału gęstości [1]. Energie te, poprzez przyrównanie ich wartości do odpowiednich formuł wynikających z modelu Isinga, posłużyły do wyznaczenia efektywnych wartości parametrów oddziaływania par atomów w pierwszej strefie koordynacyjnej badanych układów. Parametry te użyto następnie w dynamicznych symulacjach Monte Carlo temperaturowych zależności równowagowych rozkładów atomów domieszki C w nadstrukturach układów NiAl-C i TiAl-C przy zastosowaniu 3 wariantów podstawiania atomów domieszki: (i) za atomy Ni(Ti); (ii) za atomy Al; (iii) w równej proporcji za atomy Ni(Ti) i Al. Stwierdzono, iż wprowadzenie domieszek do badanych układów wpływa na stabilność nadstruktury; w ogólności stabilność nadstruktury ulega obniżeniu. Wyjątek stanowią przypadki NiAl-Fe oraz NiAl-Co, gdzie domieszki Fe i Co wprowadzane są wg wariantów (i) i (iii). W przypadkach tych obserwuje się zdecydowane wzmocnienie stabilności nadstruktury B2 układu. Symulacje komputerowe wykazały również konkretne preferencje obsadzeń węzłów poszczególnych podsieci nadstruktur NiAl i TiAl przez atomy domieszki. Obserwowano też współzawodnictwo pomiędzy procesem porządkowania atomowego i dryfem atomów C w stronę preferowanych węzłów sieci krystalicznej. Ograniczona mieszalność atomów Cr w układzie NiAl ujawniła się w postaci silnej tendencji tych atomów do tworzenia klastrów.

---

The formation energies of single point defects and pairs of point defects in B2-ordered NiAl-C (C = Fe, Co, Cr) and L1(o)-ordered TiAl-C (C = V, Cr) intermetallic compounds were calculated "ab initio" within the density functional theory [1]. Subsequently, effective nearest-neighbour (nn) atomic pair-interaction energy parameters in the systems were estimated by interpreting the "abinitio" calculated energies in terms of Ising Hamiltonian (see Tables 1 and 2). The parameters were then used in dynamic Monte Carlo (MC) simulations of equilibrium distributions of ternary-admixture atoms C over the NiAl-C and TiAl-C superstructures at non-zero temperatures. Three variants of C-atom substitution were applied: (i) substitution for Ni (Ti) atoms; (ii) substitution for Al atoms; (iii) equivalent substitution for both Ni (Ti) and Al atoms. Admixture of C atoms affected the stability of B2 and L1(o) superstructures: in general, superstructures were destabilized (Figs. 1 and 4). Exceptional were cases of Fe and Co atoms admixed to NiAl according to variants (i) and (iii), where definite increase of B2-superstructure stability was observed (Fig. 1). The simulations showed particular site-occupation preferences of C atoms in NiAl and TiAl and the competition between chemical ordering and the drift of C atoms towards preferred lattice sites (Figs. 2 and 5). Immiscibility of Cr atoms in NiAl showed-up as a strong clusterisation tendency of these atoms (Fig. 3).