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A unified cluster expansion method applied to the configurational thermodynamics of cubic TiAlN

机译:应用于配置的统一集群扩展方法   立方TialN的热力学

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摘要

We study the thermodynamics of cubic Ti1-xAlxN using a unified clusterexpansion approach for the alloy problem. The purely configurational part ofthe alloy Hamiltonian is expanded in terms of concentration and volumedependent effective cluster interactions. By separate expansions of thechemical fixed-lattice, and local lattice relaxation terms of the orderingenergies, we demonstrate how the screened generalized perturbation method canbe fruitfully combined with a concentration dependent Connolly-Williams clusterexpansion method. Utilising the obtained Hamiltonian in Monte Carlo simulationswe access the free energy of Ti1-xAlxN alloys and construct the isostructuralphase diagram. The results show surprising similarities with the previouslyobtained mean-field results: The metastable c-TiAlN is subject to coherentspinodal decomposition over a larger part of the concentration range, e.g. fromx >= 0.33 at 2000 K.
机译:我们使用统一的簇扩展方法研究合金问题的立方Ti1-xAlxN的热力学。哈密​​顿合金的纯构型部分在浓度和体积相关的有效团簇相互作用方面得到扩展。通过化学定格的独立扩展和有序能量的局部晶格弛豫项,我们证明了筛选的广义摄动方法如何与浓度依赖的Connolly-Williams簇扩展方法有效地结合在一起。利用蒙特卡罗模拟中获得的哈密顿量,我们获得了Ti1-xAlxN合金的自由能并构造了等构相图。结果显示出与先前获得的平均场结果惊人的相似性:亚稳态c-TiAlN在较大的浓度范围(例如浓度范围)下经历了相干杀虫分解。在2000 K时fromx> = 0.33。

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