Basınç altında soğutulan sıvı Pd elementinin mikro yapısal gelişiminin moleküler dinamik benzetimi ile incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada sıvı fazdan farklı basınç değerleri altında hızlı soğutulan hacimsel (bulk) yapıdaki Paladyum (Pd) sisteminde meydana gelen mikro yapısal gelişimler Moleküler Dinamik (MD) yöntemi ile incelendi. Çok cisim etkileşmelerini içeren Gömülmüş Atom Metodu (GAM) atomlar arasındaki etkileşme kuvvetlerini hesaplama için kullanıldı. Model sistem içerisinde mikroyapısal değişimlerin belirlenmesi için radyal dağılım fonksiyonu (RDF), voronoi çok yüzlü analizi (VP), katlı simetrilerin belirlenmesi, küresel periyodik düzen (SPO) ve ortak komşu analizi (CNA) yöntemlerinden yararlanıldı. Sıvı Pd sistemine 0-40 GPa aralığında uygulanan basınç değerleri için 1x1014 K/s soğutma hızında camsı yapı, 1x1013 K/s soğutma hızında ise kristal yapı dönüşümleri gözlendi. Ayrıca bu dönüşümlerin gerçekleştiği camsı ve kristal geçiş sıcaklıkları hesaplandı. Soğutma işlemleri sonucu elde edilen camsı yapılarda ikosahedral benzeri kısa mesafe düzenli kümeli yapıların, baskın çok yüzlü yapılar oldukları tespit edildi.

In this study, the microstructural developments of the palladium (Pd) system in bulk structure, which is rapidly cooled under pressure values different from the liquid phase, were investigated by the Molecular Dynamics (MD) method. The Embedded Atom Method (EAM), which includes many-body interactions, was used to calculate the interaction forces between atoms. Radial distribution function (RDF), voronoi polyhedral analysis (VP), determination of folded symmetries, spherical periodic order (SPO) and common neighbor analysis (CNA) methods were used to determine the microstructural changes within the model system. For the pressure values applied to the liquid Pd system in the range of 0-40 GPa, glassy structure transformations were observed at 1x1014 K/s cooling rate and crystal structure transformations at 1x1013 K/s cooling rate. In addition, the glassy and crystalline transition temperatures at which these transformations take place were calculated. It was determined that icosahedral-like short-range ordered clustered structures were dominant polyhedral structures in the glassy structures obtained as a result of cooling processes.