Unrelaxed vacancy formation energies in group-IV elements calculated by the full-potential linear muffin-tin orbital method: Invariance with crystal structure

Bacq, O. Le; Willaime, F.; Pasturel, A.

doi:10.1103/physrevb.59.8508

Cited by 71 publications

(56 citation statements)

References 37 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Ancillary calculations using a 72-atom supercell and PBEsol yields ΔG f = 2.10 eV. The present ΔG f 's are in close agreement with previous first-principles results (e.g., 2.14, 15 13 ): this is due to the less pure specimens used in the experiments which significantly affect the diffusion properties of the "open" structure of hcp-Ti which possesses unusually large ionic-to-atomic radius ratio in comparison to "normal" hcp metals, such as Mg and Zn. 21 Regarding the vacancy migration energy, ΔG m , the present predictions at 0 K are 0.40 eV (⊥ c-axis) and 0.52 eV (// c-axis) from…”

Section: B Self-diffusion Coefficientssupporting

confidence: 81%

“…Of notable significance are the following: (i) there is a large difference (> 0.5 eV) in the vacancy formation energy in Ti from experiments [12][13][14] and first-principles predictions; 11,[15][16][17] (ii) self-diffusion coefficients and activation energies from measurements are scattered (see details later); [18][19][20] (iii) existing studies of vacancy migration are incomplete, and hence the anomalous energy pathway for vacancy migration within a Ti basal plane with double saddle points, the subject of the present work, has not been reported. 11,16 Numerous experimental difficulties render determination of diffusion properties in hcp materials challenging, with the most daunting issues being specimen purity, the availability of radioactive tracer elements, and large experimental uncertainties.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Anomalous energy pathway of vacancy migration and self-diffusion in hcp Ti

et al. 2011

View full text Add to dashboard Cite

An anomalous energy pathway with energetically-equivalent double saddle points for vacancy mediated self-diffusion within an hcp-Ti basal plane is unveiled by density functional theory.Examination of migration pathway and phonon force constants suggests that the migrating atom tries to follow the bcc-hcp phase transition via the Burgers shear deformation. We propose that the formed energy local minimum with a bcc-like atomic environment between the two saddle points originates from the existence of high-temperature bcc phase and is a feature of Group IV hcp metals with bcc-hcp phase transition. Computed diffusion coefficients are in favorable accord with experiments for hcp Ti. PACS numbers: 66.30.Fq, 63.20.dk, 82.20.Db 2

show abstract

Section: B Self-diffusion Coefficientssupporting

confidence: 81%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Anomalous energy pathway of vacancy migration and self-diffusion in hcp Ti

et al. 2011

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…19,[21][22][23][24] The binding energies of vacancysolute pairs for Al, Si, Ga, Ge, In, and Sn in hcp-Ti are shown in Fig. 2.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Diffusion anisotropy of poor metal solute atoms in hcp-Ti

Scotti

Mottura

2015

The Journal of Chemical Physics

View full text Add to dashboard Cite

Atom migration mechanisms influence a wide range of phenomena: solidification kinetics, phase equilibria, oxidation kinetics, precipitation of phases, and high-temperature deformation. In particular, solute diffusion mechanisms in α-Ti alloys can help explain their excellent high-temperature behaviour. The purpose of this work is to study self- and solute diffusion in hexagonal close-packed (hcp)-Ti, and its anisotropy, from first-principles using the 8-frequency model. The calculated diffusion coefficients show that diffusion energy barriers depend more on bonding characteristics of the solute rather than the size misfit with the host, while the extreme diffusion anisotropy of some solute elements in hcp-Ti is a result of the bond angle distortion.

show abstract

“…где E tot (Zr n ) -полная энергия идеального кристал-ла Zr (n атомов в расчетной ячейке), а E tot ( 2.07 [28] других авторов [20][21][22][23][24][25][26][27][28] и соответствующие эксперимен-тальные данные [29] для трех рассматриваемых структур приведены в табл. 2.…”

Section: результаты и обсуждениеunclassified

“…Второе, очевидно, связано с тем, что расстояние между ближайшими соседями в ГЦК-цирконии (2.26 ¦ ) заметно меньше, чем в ГПУ-кристалле (2.58 и 3.22 ¦ ), а следо-вательно, и силы связи между атомами в ГЦК-цирконии сильнее, чем в ГПУ-цирконии. Энергия образования вакансии в ГПУ-Zr, рассчитан-ная в работах [21][22][23][24][25][26][27][28], варьируется от 1.55 до 2.07 eV. Такой разброс значений обусловлен использованием целого ряда методов (ab initio или полуэмпирических) и условий расчета (с релаксацией и без нее), а так-же различной концентрацией вакансий.…”

Section: результаты и обсуждениеunclassified

Атомная структура систем Zr-He, Zr-vac, Zr-vac-He: расчет из первых принципов

Лопатина¹,

Коротеев²,

Чернов³

2017

Физика Твердого Тела

View full text Add to dashboard Cite

Проведены ab initio исследования атомной структуры систем Zr−He, Zr−vac и Zr−vac−He с концентра-цией атомов гелия и вакансий (vac) ∼ 6 at.%. Обнаружена индуцированная гелием неустойчивость решетки циркония в системе Zr−He, исчезающая с появлением вакансий. Определено наиболее предпочтительное положение примеси в решетке металла. Рассчитаны энергия растворения гелия и вносимый им избыточный объем. Установлено, что присутствие гелия в решетке Zr заметно понижает энергию образования вакансии. DOI: 10.21883/FTT.2017.01.43943.188 ВведениеСплавы на основе циркония являются важнейшими конструкционными материалами для тепловыделяющих элементов водо-водяных ядерных реакторов [1]. В про-цессе эксплуатации эти сплавы накапливают примесные атомы гелия, возникающие в результате (n, α)-ядерных реакций, а также большое количество дефектов как тер-модинамического, так и радиационного происхождения. Атомы гелия из-за их низкой растворимости в метал-ле захватываются дефектами кристаллической решетки, содержащими области избыточного объема, такими как вакансии, дислокации и границы зерен. Это приводит к образованию комплексов " дефект решетки + гелий", называемых в литературе газонаполненными пузырь-ками [2][3][4][5]. В частности, в результате взаимодействия гелия с вакансиями в металле образуются наполненные гелием вакансионные комплексы [4,5]. В работах [6,7] сообщается о том, что такие гелиевые пузырьки могут формироваться при низких температурах с участием одиночной вакансии и нескольких атомов гелия.Повышение концентрации вакансий в материале при-водит к увеличению его объема, называемому распу-ханием. Кроме того, в поликристаллах из-за накопле-ния He на границах зерен и образования наполненных гелием вакансионных комплексов в их объеме проис-ходит охрупчивание материала. Эти процессы приводят к деградации эксплуатационных свойств конструкцион-ных материалов [8][9][10][11][12]. Для борьбы с такими неже-лательными явлениями необходимо глубокое изучение свойств металла, содержащего точечные дефекты типа вакансий и примесных атомов. Важная информация о свойствах материалов, содержащих указанные дефекты, может быть получена с помощью расчетов из первых принципов в рамках теории функционала плотности.Целью настоящей работы является ab initio иссле-дование атомной структуры систем Zr−He, Zr−vac, Zr−vac−He при концентрации примесных атомов и вакансий (vac) ∼ 6 at.%. В частности, определяется энер-гетически наиболее выгодное положение атома гелия в решетке идеального кристалла Zr и кристалла с вакансиями, а также вычисляются энергия его раство-рения и вносимый им в решетку металла избыточный объем, изучается влияние примеси гелия на энергию образования вакансии в Zr. Методика и детали расчетаВ рамках теории функционала электронной плотно-сти с использованием обобщенно-градиентного прибли-жения [13] линеаризованным методом присоединенных плоских волн [14,15], реализованным в пакете программ FLEUR [16], проведены самосогласованные расчеты полной энергии чистого Zr и систем Zr−He, Zr−vac, Zr−vac−He. Радиусы muffin-tin сфер атомов Zr...

show abstract

Unrelaxed vacancy formation energies in group-IV elements calculated by the full-potential linear muffin-tin orbital method: Invariance with crystal structure

Cited by 71 publications

References 37 publications

Anomalous energy pathway of vacancy migration and self-diffusion in hcp Ti

Anomalous energy pathway of vacancy migration and self-diffusion in hcp Ti

Diffusion anisotropy of poor metal solute atoms in hcp-Ti

Атомная структура систем Zr-He, Zr-vac, Zr-vac-He: расчет из первых принципов

Contact Info

Product

Resources

About