Влияние легирования кремнием на термодинамические, магнитные и упругие свойства ОЦК-сплавов -
Пономарева А.В.

Поступила в редакцию: 4 Июля 2023

DOI: 10.31857/S0044451024030118

PDF (926.9K)

В рамках теории функционала электронной плотности выполнено исследование влияния легирования Si на магнитные и упругие свойства, а также термодинамическую стабильность при T = 0 K ферромагнитных твердых растворов Fe-Cr в ОЦК-структуре. Выполнены расчеты параметров решетки, энтальпии смешения, упругих констант, объемных модулей, модулей Юнга и сдвига неупорядоченных бинарных Fe-Cr- и тройных Fe-Cr-Si-сплавов, содержащих 2.3 и 4.7 ат.% Si. Получены эффективные химические взаимодействия конфигурационного гамильтониана, магнитные характеристики и обменные взаимодействия гамильтониана Гейзенберга. Проведен сравнительный анализ всех полученных свойств для тройных Fe-Cr-Si-сплавов с соответствующими значениями бинарных Fe-Cr-сплавов. Обнаружено, что добавление 2.3 ат.% Si увеличивает термодинамическую стабильность Fe-Cr-сплавов, этот эффект усиливается при увеличении концентрации кремния до 4.7 ат.%. Показано, что этот результат обусловлен химическими взаимодействиями Fe-Si и Cr-Si в дополнение к магнитным взаимодействиям Fe-Cr, которые определяют стабильность разбавленных двойных сплавов. Продемонстрировано, что при добавлении кремния наблюдается увеличение упругой константы C₄₄, значения констант C₁₁, C₁₂ и модулей упругости близки соответствующим значениям двойных Fe-Cr-сплавов. Анализ концентрационных зависимостей параметра пластичности G/B и карт распределения разностной зарядовой плотности позволил установить корреляции между изменением соотношения компонент атомной связи и свойствами сплавов.