Bakır ağırlıklı Pt, Pd alaşımlarında polyhedron türü topaksı yapıların kristalleşme mekanizmasına etkisinin moleküler dinamik yöntemle incelenmesi

Abstract

Sunulan çalışmada, Bakır (Cu) ağırlıklı Platin (Pd) ve Paladyum (Pd) ikili alaşım sistemleri (Cu-Pt ve Cu-Pd) ile üçlü alaşım sistemi (Cu-Pt-Pd) Moleküler Dinamik (MD) Benzetim yöntemi ile modellenmiştir. Moleküler dinamik hesaplamalarda Sutton-Chen (SC) Gömülmüş Atom Metodu (GAM) olan yarı-deneysel potansiyel enerji fonksiyonu kullanılmıştır. Model sistemlere amorf faza dönüşümünün gerçekleşmesi için sıvı fazdan itibaren hızlı soğutma işlemi uygulanmıştır. Model sistemlerin kristalleşme özelliklerini incelemek için bakırın farklı konsantrasyon değerlerinde amorf fazdan itibaren farklı tavlama sıcaklıklarında sistemler zamanla bekletilmiştir. Farklı tavlama sıcaklıklarında Avrami katsayıları MD yöntemle hesaplanarak model sistemlerin kristalleşme kinetikleri belirlenmiştir. Tüm bu süreçlerde model sistemlerin yapısal gelişimleri Radyal Dağılım Fonksiyonları (RDF) ile analiz edilmiştir. Ayrıca amorf fazdan kristal faza dönüşüm sürecinde model sistemler içinde meydana gelen polyhedron türü atomik topaklanmalar Honeycutt-Andersen (HA) metoduna dayalı cluster type index (CTIM) metodu kullanılarak elde edilmiştir. Hem ikili hem üçlü alaşım sistemlerinde, tavlama sıcaklığının artmasıyla tüm polyhedron türlerinde genelde artış meydana gelmiştir. Özellikle kristalleşmeye başlamadan önceki kristal türü polyhedronların varlığının , kristalleşme sürecini etkilediği gözlenmiştir. Cu-Pt-Pd model sistemleri için ise kristal türü polyhedron sayısı bakırın konsantrasyonu arttıkça düzenli bir artış eğilimi sergilemiştir.

In this study, Copper (Cu)-based Platinum (Pd) and Palladium (Pd) binary alloy systems (Cu-Pt and Cu-Pd) and ternary alloy system (Cu-Pt-Pd) were modelled by Molecular Dynamic (MD) method. Sutton-Chen (SC) Embedded Atom Method (EAM) based on semi-empirical potential energy function was used for molecular dynamic calculations. The fast cooling rate process from liquid phase was applied to occur the amorphous phase for model systems. The systems were waited for investigating the crystallization properties of model systems at different annealing temperatures from amorphous phase for different copper concentrations. The crystallization kinetics of model systems was determined with Avrami coefficients by calculating MD method at different annealing temperatures. The structural developments of model systems were analysed with Radial Distribution Function (RDF). Also, the polyhedron-type atomic clusters which occur in the model systems were obtained by cluster type index (CTIM) method based on Honeycutt-Andersen method from amorphous phase to crystal phase. In both binary and ternary alloy systems, a general increase has occurred in all polyhedron types with the increase of annealing temperature. It has been observed that the presence of crystal type polyhedrons before crystallization in particular affects the crystallization process. For Cu-Pt-Pd model systems, the number of crystal type polyhedron tended to increase regularly as the concentration of copper increased.