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Annales de Chimie - Science des Matériaux

0151-9107
 

 ARTICLE VOL 31/6 - 2006  - pp.657-668  - doi:10.3166/acsm.31.657-668
TITRE
Simulation préliminaire par dynamique moléculaire d’'alliages équimolaires contenant jusque six éléments

TITLE
A preliminary molecular dynamics simulation on equiatomic alloys up to six elements

RÉSUMÉ

La simulation en dynamique moléculaire a été utilisée pour examiner l'’évolution structurale d'’alliages équiatomiques contenant de deux à six éléments, au cours de divers traitements thermiques. D’après la fonction de distribution radiale (FDR), les alliages de deux à quatre éléments ont une structure amorphe après avoir subi une trempe rapide depuis l’état fondu. Par contre, quand le nombre d’éléments dépasse quatre, les alliages trempés de l’état fondu ont une structure de liquide. D’après les caractères généraux de toutes les courbes de FDR, on trouve que les pics deviennent plus diffus quand le nombre d’éléments (n) augmente et que la distance de chaque pic à l’'origine augmente avec n, excepté pour n = 3. La largeur des pics et leur distance à l’origine dans les courbes de FDR sont liées à la diversité des tailles des atomes, à l'’occupation aléatoire des sites par les différents éléments et au volume libre. Les transformées de Fourier bidimensionnelle des configurations atomique dans les alliages équiatomiques révèlent que la configuration devient moins désordonnée après recuit à 500 K, mais plus désordonnée après recuit à 700 K. Nous considérons que ceci résulte de la compétition entre l’'abaissement de l'’énergie d'empilement et la maximisation de l’'entropie de mélange. Comme cette dernière devient plus importante aux températures élevées, on s’'attend à un degré plus grand de désordre entre les différents types d'’atomes. Les résultats de la simulation suggèrent qu'’un effet important de désordre (effet entropique) apparaît dans les alliages équiatomiques à nombre élevé d’éléments.



ABSTRACT

Molecular dynamics simulation is used to examine the structural evolution in equiatomic alloys containing two to six elements during various heat treatments. According to the radial distribution function (RDF), after undergoing a rapid quench from the melt the alloys of two to four elements have an amorphous structure. However, when the number of elements exceeds four, the melt-quenched alloys have a liquid structure. From the RDF patterns it is found that the peaks become more diffuse with an increasing number of elements (n), and the distance of each peak increases with increasing n, except for n = 3. The peak broadness and peak distance of the RDF patterns relate to the diversity of the atomic sizes, the random occupation of sites by different elements and the free volume. Two-dimensional Fourier transformation of the atomic configurations in the equiatomic alloys reveals that the configuration becomes less disordered after annealing at 500 K, but more disordered after annealing at 700K. This is considered to result from the competition between the lowering of the packing energy and the maximizing of the mixing entropy. Since the latter becomes more important at higher temperatures, a higher degree of randomness among different kinds of atoms is expected. The simulation results infer a substantial random (entropy) effect is brought about in equiatomic alloys with a higher number of elements.



AUTEUR(S)
Su-Wen KAO, Yu-Liang CHEN, Tsung-Shune CHING, Jien-Wei YEH

Reçu le 31 août 2006.    Accepté le 2 octobre 2006.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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