Modelovanie rýchleho chladenia komplexných kovových zliatin

Abstrakt: 

Projekt sa zaoberá modelovaním komplexných kovových zliatin hliníka a kremíka s prechodnými kovmi. Motiváciou projektu je snaha o pochopenie kinetiky tvorby amorfných a mikrokryštalických fáz v rýchlo ochladzovaných kovových páskach. Cieľom je získať párovú distribučnú funkciu pri rôznych rýchlostiach chladenia materskej zliatiny, ktorá bude následne porovnávaná s experimentálne získanou párovou distribučnou funkciou z rozptylového spektra.

Odbor: 
Chemická fyzika
Vedecká časť: 

Komplexné zliatiny hliníka, kremíka a prechodných kovov sú študované z dôvodu ich očakávaných unikátnych objemových a povrchových vlastností[1-5]. Pre relatívnu náročnosť presného experimentálneho stanovenia kinetiky tvorby ako aj zloženia amorfných a mikrokryštalických fáz, je vhodné mať teoretický model, ktorý by vysvetľoval prebiehajúce procesy a zároveň umožňoval predvídať vlastnosti, prípadne vhodný spôsob výroby zliatin s želanými vlastnosťami. Výpočtami molekulovej dynamiky metódami DFT sa získa párová distribučná funkciu pri rôznych rýchlostiach chladenia materskej zliatiny, ktorá bude následne porovnávaná s experimentálne získanou párovou distribučnou funkciou z rozptylového spektra.

[1]Janotova, P. Svec Sr., P. Svec, I. Matko, D. Janickovic, J. Zigo, M. Mihalkovic, J. Marcin, I. Skorvanek,
Phase Analysis and Structure of Rapidly Quenched Al-Mn systems
Journal of Alloys and Compounds, JALCOM39668, http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.11.171
[2] J. Zigo, P. Svec, D. Janickovic, I. Janotovaa, I. Matko, M. Mihalkovic, P. Svec Sr.,
Evolution of Complex Phases in Al-Fe-Si Systems Materials Research 18 (2015) 141-145
[3] I. Cernickova, P. Svec, S. Watanabe, L. Čaplovič, M. Mihalkovič, V. Kolesár, P. Priputen, J. Bednarčík, D. Janičkovič, J. Janovec,
Fine structure of phases of epsilon-family in Al73.8Pd11.9Co14.3 alloy
Journal of Alloys and Compounds 609 (2014) 73-79
[4] I. Černičková, P. Švec, E. Illeková, D. Janičkovič, P. Priputen, J. Janovec,
Formation of structurally complex U-phase in Al72Pd12.8Co15.2 alloy
Key Engineering Materials Vols. 592-593 (2014) 517-520.
[5] P. Svec, P. Svec Sr., J. Hosko, D. Janickovic
Formation of monophase Fe23B6-type alloy via crystallization of amorphous Fe-Ni-Nb-B system
Journal of Alloys and Compounds 590 (2014) 87–91

Socioekonomický a technologický dopad: 

Projekt je súčasne formou základného ako aj aplikovaného výskumu, nakoľko existuje stála potreba a dopyt po ekonomicky výhodných materiáloch s vlastnosťami ako sú vysoká tvrdosť, ohybnosť, kujnosť, vysoká alebo naopak nízka tepelná rozťažnosť, či vodivosť. Dopyt po týchto materiáloch je najmä zo strany automobilového priemyslu, ťažkého strojárstva či stavebnej technológie.

Technická časť: 

Na výpočty budeme používať výpočtový program VASP (Vienna Ab-Inition Simulation Package). Tento program slúži na semiempirické výpočty metódami KS-DFT (Kohn-Sham Density Functional Theory) s rôznou úrovňou funkcionálov v báze rovinných vĺn. Program používa masívnu paralelizáciu pomocou protokolu MPI (Message Passing Interface). V rámci výpočtov budú sytémy škálovať na troch rôznych úrovniach: (1) s počtom elektrónov v závislosti od funkcionálu N až N^4, (2) s počtom atómových jadier v systéme v závislosti od použitej metódy z pravidla N alebo N^2 (3) počtom geometrických konfigurácii lineárne.
Zadávané úlohy budú najmä v rade "small" alebo "medium" a budú využívať prevažne 8 nodov. Celkový rozsah výpočtov odhadujeme na 50000 core-hodín

Prepojenie s grantovými úlohami: 
VEGA 2/0082/17 01/2017-12/2020 Nanoštruktúra a vlastnosti komplexných kovových materiálov
Spolufinancovanie: 
100.00
Výstupy: 
none