Оценка энтальпий образования тройных расплавов на основе никеля Ni-X-Zr (X=Co,Fe)

Abstract

Проведено моделирование энтальпий образования тройных расплавов Ni-Co-Zr и Ni-Fe-Zr на основе никеля при 1873 К при их образовании из чистых компонентов в рамках метода сильной связи. В качестве исходной информации для моделирования использованы результаты расчетов электронных (проведенных в данной работе) и структурных (по литературным данным) характеристик. Для расчета электронной структуры (плотности электронных состояний) применялся одноузельный подход метода цепной дроби, учитывающий s, p и d - электронные зоны и их гибридизацию, различные расположения разносортных атомов в сплаве. Для каждой конфигурации сплава k проводился расчет плотности электронных состояний, объемных изменений, энтальпии образования сплава из чистых компонентов, изменения энтропии, изменения энергии Гиббса. Результаты моделирования свидетельствуют о том, что атом никеля в основном окружен односортными атомами, атом кобальта – атомами никеля, атом циркония – атомами никеля. Увеличение концентрации кобальта и циркония приводит к увеличению среднего радиуса координационных сфер вокруг этих атомов, что связано с увеличением количества атомов циркония (имеющего больший атомный радиус) в расплаве. Количество атомов кобальта и циркония в координационной сфере никеля уменьшается при увеличении концентрации примесей. Показано, что в исследуемой области концентраций энергетические эффекты при сплавообразовании в основном обеспечиваются взаимодействием атомов циркония с никелем в координационной сфере атома циркония и атомов циркония с кобальтом в первой координационной сфере атома кобальта.