Локальная структура и затвердевание стеклообразующего расплава Al₈₆Ni₆Co₄Gd₂Tb₂ под высоким давлением: эксперимент, моделирование, машинное обучение
Меньшикова С.Г., Щелкачев Н.М.

Received: October 27, 2023

DOI: 10.31857/S0044451024050055

Высокое давление влияет на затвердевание расплава Al₈₆Ni₆Co₄Gd₂Tb₂ и его стеклообразующую способность. С помощью молекулярно-динамических расчетов ab initio показано, как локальная структура расплава изменяется с увеличением давления. Высокое давление способствует формированию икосаэдрических кластеров в расплаве. Формированию икосаэдров способствуют редкоземельные элементы: гадолиний, тербий. При давлении 10ГПа и температуре расплава 1800 К атомы икосаэдров образуют «перколяционный кластер». При уменьшении давления концентрация икосаэдров уменьшается, при атмосферном давлении икосаэдры практически отсутствуют. Таким образом, стеклообразующая способность расплава увеличивается при повышении давления. С использованием техники глубокого машинного обучения выполнена оценка зависимости температуры стеклования T_g от высокого давления: увеличение давления от 0 до 10 ГПа повышает T_g в 1.3 раза. Исследована структура твердых образцов сплава, полученных путем охлаждения его расплава с температурой 1800 К со скоростью 1000 град/с под давлением 10 ГПа. Методами рентгеноструктурного анализа и электронной микроскопии показано, образцы плотные и однородные, структура мелкодисперсная. В сплаве синтезированы новые кристаллические фазы с кубической (сP4/2) и тетрагональной (tI26/1) структурами, стабильные длительное время в нормальных условиях. В формировании фазы с кубической структурой (сP4/2) основную роль выполняют редкоземельные элементы. Исследования показали, средняя твердость образцов, полученных при 10 ГПа, почти в 2 раза выше, чем исходного образца, полученного при атмосферном давлении, и составляет порядка 2ГПа.