Simulación atomística de superredes de aleaciones de FeCr.

Abstract

Las aleaciones de hierro-cromo (FeCr) son materiales de gran interés tecnológico debido a que presentan excelentes propiedades mecánicas y de resistencia a la radiación y a la corrosión.

En este trabajo, se ha explorado el comportamiento de superredes de aleaciones de hierro-cromo (FeCr) usando un modelo de interdifusión atomístico basado en Monte Carlo Cinético sin Red (OKMC), que presenta un esquema sin red y parte de una dependencia de la energía de mezcla basada en cálculos Ab initio. Además, cuantifica de forma simplificada las interacciones entre cajas adyacentes y ha demostrado ser eficaz para reproducir el engrosamiento y la coalescencia de las zonas precipitadas y, también, ha demostrado ser computacionalmente más eficiente que otros modelos utilizados.

Este modelo OKMC, está implementado en el simulador MMONCA, y, debido a sus características, se ha considerado el simulador adecuado para nuestros intereses. Los ficheros de datos de salida proporcionados por MMONCA, han sido importados por MATLAB, una herramienta de software matemático, que, a su vez, nos ha proporcionado diferentes tipos de representaciones de los datos que nos han permitido estudiar y analizar los resultados obtenidos de las simulaciones.

Se han realizado simulaciones de superredes de diferentes periodos a temperaturas de 500 0C y se han identificado una serie de estados en la evolución de estas superredes dependientes del periodo de la superred y del tiempo de recocido. Como parámetros interesantes para elucidar la fenomenología de las superredes se han estudiado la energía libre promedio y el volumen de las intercaras. También se ha recurrido a técnicas de procesado de imagen y análisis de Fourier para poder identificar los diferentes estados por los que pasa la superred hasta su desestabilización.

Por último, se han comparado los resultados obtenidos en las simulaciones con los resultados experimentales sobre superredes de periodo ultracorto llevados a cabo recientemente. Se ha puesto de manifiesto que nuestro modelo reproduce cualitativamente, aunque no cuantitativamente, dichos resultados experimentales y se han analizado las causas de estas discrepancias.