Çok cisimli analitik gömülü atom potansiyelleri kullanılarak sıvı bcc metal ve alaşımlarının moleküler dinamik simülasyonu
Molecular dynamic simulations of bcc metals and alloys with using many body analytic embedded atomic potentials
Yazar: İBRAHİM KOÇOĞLU
Danışman: PROF.DR. SERAP DALGIÇ
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Sıvı Cr, Fe, Mo, Nb, Ta, V ve W metallerinin yapı, termodinamik ve taşımaözellikleri analitik gömülü atom metodu ve modifiye analitik gömülü atom metoduna(MAGAM) dayalı olarak geliştirilen moleküler dinamik (MD) benzetişim yöntemi ileelde edilmiştir. Bcc metallerinin katı haldeki fiziksel özelliklerinin elde edilmesi içinYifang ve ekibi tarafından öne sürülen MAGAM modeli kullanılarak bu sistemlerin sıvıhaldeki özelliklerini verecek sıvı modifiye analitik gömülü atom metodu geliştirilmiştir.MD hesaplamalarında MAGAM modelinden elde edilen Foiles tipi etkin çiftlerpotansiyeli kullanılmıştır. Sıvı bcc geçiş metalleri için çiftler korelasyon fonksiyonlarıhesaplanmış, iç enerji, entropi gibi termodinamik büyüklükler ile öz difüzyon sabiti veaktivasyon enerjileri elde edilmiştir. Elde edilen çiftler korelasyon fonksiyonu değerlerideneysel değerlere göre tatmin edicidir. Termodinamik özellikler için elde edilensonuçlar, diğer teorik çalışmalara göre deneysel değerlere daha yakındır. Bulunan özdifüzyon katsayıları diğer çalışmalar ile uyum içindedir.Tezde Cr-Fe, Cr-Mo, Cr-V, Fe-Mo, Fe-V ve Mo-Nb sistemleri, ikili bccalaşımları için geliştirilen MAGAM-MD yöntemi ile çalışılmıştır. Bu alaşımlar içintermodinamik, yapı ve taşıma özellikleri incelenmiştir. Sistemler için hesaplanan sıvıhal karışım entalpisi, karışım entropisi ve karışım Gibbs serbestlik enerjisi değerleriliteratürdeki katı hal değerleri ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca Cr-Fe, Cr-V ve Mo-Nb ikilialaşımlarındaki katı-sıvı faz eğrileri elde edilmiş ve deneysel veriler ilekarşılaştırılmıştır.ANAHTAR KELİMELER: bcc geçiş metalleri, moleküler dinamik simülasyon metodu,gömülü atom metodu, termodinamik, çiftler korelasyon fonksiyonu, atomik transportözellikleri, katı-sıvı faz eğrileri.

Abstract:
The static, thermodynamic and transport properties of liquids Cr, Fe, Mo, Nb, Ta,V and W have been studied with molecular dynamics simulation method which havebeen developed based on the analytic embedded atom method and the modified analyticembedded atom method (MAEAM). Using MAEAM model which was proposed byYifang and co-workers in the solid state, the new model has been build up for the liquidstate of these systems. The new model called as liquid modified analytical embeddedatom method. The computations were carried out using the Foiles type effective pairpotential deduced from the MAEAM model. Pair correlation functions,thermodynamical properties like internal energy and entropy, self diffusion constant andactivation energy of liquid bcc transition metals are investigated. The obtained paircorrelation functions are satisfactory according to experimental values. The results forthermodynamic properties are in good agreement with experimental data than othertheoretical works. The calculated self diffusion coefficients are reasonable agreementwith other works.In this thesis, also Cr-Fe, Cr-Mo, Cr-V, Fe-Mo, Fe-V and Mo-Nb systems arestudied by the MAEAM-MD method developed for binary bcc alloys. Thethermodynamical, structural and transport properties of these binary alloy systems areinvestigated. The calculated values for liquid state mixing enthalpy, mixing entropy andmixing Gibbs free energy are compared with solid state values in literature. Also, solid-liquid phase curves for Cr-Fe, Cr-V and Mo-Nb binary alloys were tried out andobtained results were compared with experimental values.KEY WORDS: bcc transition metals, molecular dynamic simulations, embedded atommethod, thermodynamics, pair correlation functions, atomic transport properties,solid-liquid phase curves.