Amorf Bakırın Yapısal Kararlılığı Üzerine Yaşlandırma Etkisi

Yıl 2020, Cilt: 32 Sayı: 1, 1 - 5, 03.03.2020

Soner Ozgen , Yavuz Gürbüz

Öz

Amorf metal malzemeler sahip oldukları fiziksel özellikler nedeniyle ileri teknoloji ürünlerinde sıklıkla kullanılmaktadır. Ancak, bu malzemeler termodinamik denge dışındadır ve sıcaklık, basınç ya da zamanla yapısal olarak değişip kararlı hale geçme eğilimi gösterirler. Bu çalışmada, önce sıvı fazdaki bakır modeller üç farklı hızla soğutularak katılaştırılmıştır. Katılaşan modellerden ikisinin amorf yapıya sahip olduğu tespit edilmiş ve sonra bu amorf modellerin farklı sıcaklıklarda yaşlanma davranışları incelenmiştir. Simülasyon çalışmalarında atomlar arasındaki fiziksel etkileşmeler gömülü atom metodu ile temsil edilmiş ve moleküler dinamik integrasyonları Verlet algoritması ile gerçekleştirilmiştir. Sonuçta düşük sıcaklıklarda yaşlandırılan amorf yapıların daha geç kristallendiği ve yüksek soğutma hızı ile soğutularak elde edilen amorf modellerin hem sıcaklığa hem de yaşlandırmaya karşı daha dayanıklı oldukları belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Amorf bakır

Kaynakça

• Woodman, R. Amorphous Materials: A Tutorial on Noncrystalline Solids, Material Ease: The AMTIAC Quarterly 2004; 8(4): 65-69.
• Zallen, R. The Physics of Amorphous Solids, Canada, Wiley-VCH Edition 1998.
• Elliot, S.R. Physics of Amorphous Materials, Bath, GB, The Pitman Press, 1984.
• Abrosimova G., Aronin A. Amorphous and Nanocrystalline Metallic Alloys, Chapter 3, IntechOpen; 45-86.
• Liu, Y., Blandin, J.J.,Suery, M., Kapelski, G. Effect of cooling rate on the microstructure and microhardness of the CuZrAgAl alloy, Materials characterization 2012; 70, 8-1 3.
• Wang H.R., Gao Y.L., Hui X.D., Chen Y., Min G.H., Yang F. Effect of cooling rate on crystallization of metallic Zr–Cu–Ni glass, Journal of Alloys and Compounds 2003; 350, 178–183.
• Karmwar, P., Boetker, J.P., Graeser, K.A., Stracha, C.J., Rantanen, J., Rades, T. Investigations on the effect of different cooling rates on the stability of amorphous indomethacin, European Journal of Pharmaceutical Sciences 2011; 44, 341–350.
• Wang Y.P., Wang, R.J., Lin, S.X., Liu, X.R., Hong, S.M., and Bai, H.Y. Understanding exceptional thermodynamic and kinetic stability of amorphous sulfur obtained by rapid compression, Applied Physics Letters 2009; 94-011910.
• Çelik F.A. Cooling rate dependence of the icosahedral order of amorphous CuNi alloy: A molecular dynamics simulation, Vacuum 2013; 97, 30-35.
• Çelik A., Ozgen S., Yildiz A.K. A molecular dynamics study on intermediate structures during transition from amorphous to crystalline state, Molecular Simulation 2006; 32(6), 443-449.
• Çelik F.A., Kazanc S., Yildiz A.K., Ozgen S. Pressure effect on the structural properties of amorphous Ag during isothermal annealing, Intermetallics 2008; 16(6), 793-800.
• Haile, J.M. Molecular Dynamics Simulation, Elementary Methods, Canada. John Wiley & Sons Inc. 1992.
• Mousavi S.M.R., Mao Y., Zhang Y. Evaluation of Copper, aluminum and nickel interatomic potentials on predicting the elastic properties. Journal of Applied Physics 2016; 119(24), 244304: https://doi.org/10.1063/1.4953676
• Johnson, R. A. Analytic nearest-neighbor model for fcc metals, Phys. Rev. B 1988; 37, 3924.
• Sutton, A.P., Chen, J. Long-range Finnis-Sinclair potentials, Philos. Mag. Lett. 1990; 61, 139-146.
• Mishin, Y., Mehl, M. J., Papaconstantopoulos, D. A., Voter, A. F., Kress, J. D. Structural stability and lattice defects in copper: Ab initio, tight-binding, and embedded-atom calculations, Physical Review B 2001; 63, 224106.
• Liu, j., Zhao, J.Z. , Hu, Z.Q. Pressure effect on the formation and the thermal stability of glassy Cu, Computational Materials Science 2006; 37, 234–238.
• Özgen, S. Sayısal hesaplama yöntemlerinin şekil hatırlamalı alaşımlarda difüzyonsuz dönüşümlere uygulanması, Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 1997.
• Gürbüz Y. Bakır ve Nikel Amorf Metallerinin Termodinamik Kararlılığının Moleküler Dinamik Yöntemle İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012.
• Nosé, S. A unified formulation of the constant temperature molecular-dynamics methods, Journal of Chemical Physics 1984; 81 (1): 511-519.
• Parrinello, M., Rahman, A. Polymorphic transitions in single crystals: a new molecular dynamics method, J. Appl. Phys. 1981; 52(12), 7182-7190.
• Kittel, C. Introduction to Solid State Physics, 7th ed. New York, John Wiley & Sons, Inc., 1996.
• Cohen Y., Karmakar, S., Procaccia I., Samwer K. The nature of the β-peak in the loss modulus of amorphous solids, Europhysics Letters 2012; 100(3), 36003.