VARIABILITY OF STRUCTURAL TRANSFORMATIONS IN BIMETALLIC Cu-Ag NANOALLOYS

Abstract

В данной работе методом молекулярной динамики с использованием многочастичного EAM-потенциала исследованы биметаллические наночастицы Cu-Ag пяти стехиометрических составов различного размера. Установлены закономерности структурообразования, описаны их характерные особенности. В частности, в составах с 10, 70 и 90 ат.% содержанием Си после охлаждения расплавов образуются характерные структуры ГЦК с пересекающимися плоскостями атомов ГПУ фазы. В составах 30 и 50 ат.% Cu доля распознанных фаз не превышает 20% от общего числа атомов. Выявлена тенденция к образованию структуры ядро-оболочка в составах с высоким содержанием меди, в то время как в наносплаве с преобладанием серебра формируется так называемая луковичная структура. С использованием калорических кривых потенциальной части внутренней энергии определены температуры плавления и кристаллизации. Установлено, что концентрационные зависимости температуры плавления биметаллических наночастиц Cu-Ag имеют минимум, отвечающий эквиатомному составу, для всех исследованных размеров. Для температуры кристаллизации как концентрационные зависимости, так и размерные выражены слабее, но также эквиатомному составу для всех размеров соответствует минимальное значение температуры кристаллизации. С увеличением размера биметаллических наночастиц Cu-Ag наблюдается слабый рост температуры кристаллизации. In this work, bimetallic Cu-Ag nanoparticles of five stoichiometric compositions of various sizes were studied by molecular dynamics method using a many body EAM potential. Regularities of the structure formation are established, their characteristic features are described. In particular, in compositions with 10, 70, and 90 at.% Cu content, after the melt cooling, typical fcc structures with intersecting atomic planes of the hcp phase are formed. In compositions of 30 and 50 at.% Cu, the fraction of identified phases does not exceed 20% of the total number of atoms. A tendency to the formation of a core-shell structure was revealed in the case of a high copper content, while in the case of a high silver content, a so-called onion structure is formed. Using the caloric curves of the potential term of the internal energy, the melting and crystallization temperatures were determined. It has been established that the concentration dependences of the melting temperature of bimetallic Cu-Ag nanoparticles have a minimum corresponding to the equiatomic composition for all sizes. For the crystallization temperature, both the concentration dependences and the size dependences are less pronounced, but the minimum value of the crystallization temperature also corresponds to the equiatomic composition for all sizes; with an increase in the size of bimetallic Cu-Ag nanoparticles, a slight increase in the crystallization temperature is observed.