L12 yapıdaki Co3Al ve Co3Ta alaşımlarının mekanik ve dinamik özellikleri

ARIKAN, NİHAT; İYİGÖR, Ahmet; ÖRNEK, OSMAN

L12 yapıdaki Co3Al ve Co3Ta alaşımlarının mekanik ve dinamik özellikleri

Osman ÖRNEK, (Ahi Evran Üniversitesi)

Ahmet İYİGÖR, (Ahi Evran Üniversitesi)

Nihat ARIKAN (Ahi Evran Üniversitesi)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

1 0

Yıl: 2017 Cilt: 32 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 6886 - 9656 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

L12 yapıdaki Co3Al ve Co3Ta alaşımlarının mekanik ve dinamik özellikleri

Öz:

Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi ile Co3Al ve Co3Ta alaşımlarının yapısal, elastik, elektronik ve titreşimözellikleri incelenmiştir. Denge durumundaki örgü sabitleri, hacim modülü ve hacim modülünün basıncagöre türevleri L12 yapıda hesaplandı ve eldeki verilerle karşılaştırıldı. Elastik sabitlerinin nümerik ilk prensiphesaplamaları, Co3Al ve Co3Ta alaşımları için C11, C12 ve C44 hesaplandı. Co3Al ve Co3Ta alaşımlarının elektronik bant yapısı, toplam ve kısmi durum yoğunlukları, toplam manyetik momentleri hesaplandı. Her iki alaşım için yapılan elektronik hesaplamalardan alaşımların metalik karakterde oldukları görüldü. Fonondispersiyon eğrileri ve onlara karşılık gelen toplam ve parçalı durum yoğunlukları ilk kez yoğunlukfonksiyonel pertürbasyon teorisi çerçevesinde lineer-tepki yaklaşımı kullanılarak elde edildi. Co3Al ve Co3Ta'nın ? noktasındaki optik fonon modlarının frekansları sırasıyla, Co3Al için 4,46; 6,095 ve 10,35 THz ve Co3Ta için 4,83; 6,11 ve 6,86 THz olarak bulundu. Son olarak sıcaklığa karşı sabit hacimde ısı sığası yarıharmonik yaklaşım kullanılarak hesaplandı ve tartışıldı.

Anahtar Kelime:

Mechanical and dynamical properties of Co3Al and Co3Ta alloys in L12 phase

Öz:

The structural, elastic, electronic and vibrational properties of Co3Al and CoTa alloys with density functional theory have been investigated. The lattice constants, bulk modulus and its pressure derivative areevaluated and compared with the available data. The numerical first principles calculations of the elasticconstants were used to calculate C11, C12 and Cfor CoAl and Co3Ta alloys. The electronic band structure, electronic total and partial densities of states, and total magnetic moment of the Co3Al and Co3Ta alloys are computed and analyzed in comparison with the existing findings. From the electronic calculations made forboth alloys, it was found that the alloys were metallic in nature. Phonon-dispersion curves and their corresponding total and projected densities of states have been obtained for the first time using a linearresponse in the framework of the density functional perturbation theory. The frequencies of the opticalphonon modes of both alloys are calculated and found to be 4.46, 6.095 and 10.35 THz for Co3Al, 4.83, 6.11 and 6.86 THz for CoTa. Finally, specific heat capacity at a constant volume versus temperature CV of Co3Al and Co3Ta alloys is calculated and discussed using the quasi harmonic approximation.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Sato J., Omori T., Oikawa K., Ohnuma I., Kainuma R., Ishida K., Cobalt-base high-temperature alloys, Science, 312 (5770), 90-91, 2006.
2. Wang Y.J., Wang C.Y., A comparison of the ideal strength between L12 Co3(Al,W) and Ni3Al under tension and shear from first-principles calculations, Appl. Phys. Lett., 94 (26), 261909-3, 2009.
3. Chen M., Wang C.Y., First-principle investigation of 3d transition metal elements in ?'-Co3(Al,W), J. Appl. Phys., 107 (9), 093705-5, 2010.
4. Miura S., Ohkuboand K., Mohri T., Mechanical Properties of Co-Based L12 Intermetallic Compound Co3(Al,W), Mater. Trans., 48, (9), 2403-2408, 2007.
5. Bilgili E.Z., Salamcı E., Asan A., Ünal R., Valov R., Investigation of corrosion behaviour of porous powder metallurgy parts electrochemically coated with diamond nano particles modified chromium, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 31 (3), 579-587, 2016.
6. Beltran A.M., Cobalt-base alloys, Superalloys, Editör: Sims, C.T., Stoloff, N.S., Hagel, W.C., Wiley, NY, U.S.A., 135-214, 1987.
7. Xu W.W., Han J.J., Wang Z.W., Wang C.P., Wen Y.H., Liua X.J., Zhu Z.Z., Thermodynamic, structural and elastic properties of Co3X (X = Ti, Ta, W, V, Al) compounds from first-principles calculations, Intermetallics, 32, 303-311, 2013.
8. Bagade S.H., Gholki V.M., Wankar P.D., Theoretical Investigations of Elastic Constants and Ultrasonic Wave Propagation in Co3-X (X=Mo,Nb,Ta) Alloys, International journal of Science and Research, 493-496, 2015.
9. He X., Kong L.T., Liu B.X., Stability of the Metastable Phases in the Co-Ta System Studied by ab initio and Thermodynamic Calculations Together with Ion-BeamMixing Experiment, J. Phys. Soc. Jpn., 74 (9), 2501- 2505, 2005
10. Zhang C.H., Huang S.H., Shen J.S., Chen N.X., Atomistic modeling of Co-Al compounds, J. Mater. Res., 28 (19), 2720-2727, 2013.
11. Portnoi V.K., Tret'yakov K.V., Fadeeva V.I., Structural Transformations during the Mechanochemical Synthesis and Heating of Co-Al Alloys, Inorg. Mater., 40 (9), 937-944, 2004.
12. Vailhé C., Farkas D., Shear faults and dislocation core structures in B2 CoAl, J. Mater. Res., 12, (10), 2559- 2570, 1997.
13. Dong W.P., Kim H.K., Ko S.W., Lee B.M., Lee B.J., Atomistic modeling of pure Co and Co-Al system, Calphad, 38, 7-16, 2012.
14. Gupta K.P., The Co-Nb-Ta (Cobalt-Niobium-Tantalum) system, Journal of Phase Equilibria, 24 (2), 190-193, 2003.
15. Dragsdorfand R.D., Forgeng W.D., The Intermetallic Phases in the Cobalt-Tantalum System, Acta Crystallographica, 15, 531-536, 1962.
16. Omori T., Oikawa K., Sato J., Ohnuma I., Kattner U.R., Kainuma R., Ishida K., Partition behavior of alloying elements and phase transformation temperatures in Co- Al-W-base quaternary systems, Intermetallics, 32, 274- 283, 2013.
17. Giannozzi P., Baroni S., Bonini N., Calandra M., Car R., Cavazzoni C., Ceresoli D., Chiarotti G.L., Cococcioni M., Dabo I., Dal Corso A., De Gironcoli S., Fabris S., Fratesi G., Gebauer R., Gerstmann U., Gougoussis C., Kokalj A., Lazzeri M., Martin-Samos L., Marzari N., Mauri F., Mazzarello R., Paolini S., Pasquarello A., Paulatto L., Sbraccia C., Scandolo S., Sclauzero G., Seitsonen A.P., Smogunov A., Umari P., Wentzcovitch R.M., QUANTUM ESPRESSO: a modular and opensource software project for quantum simulations of materials, J. Phys.: Condens. Matter, 21 (39), 395502- 19, 2009.
18. Perdew P., Burke K., Ernzerhof M., Generalized Gradient Approximation Made Simple, Phys. Rev. Lett., 77, 3865-3868, 1996.
19. Methfessel M., Paxton A.T., High-precision sampling for Brillouin-zone integration in metals, Phys. Rev. B, 40, 3616-3621, 1989.
20. Baroni S., De Gironcoli S., Dal Corso A., Giannozzi P., Phonons and related crystal properties from densityfunctional perturbation theory, Rev. Mod. Phys., 73, 515-562, 2001.
21. Baroni S., Giannozzi P., Isaev E., Density-Functional Perturbation Theory for Quasi-Harmonic Calculations, Rev. Mineral. Geochem., 71, 39-57, 2010.
22. Wang S.Q., Ye H.Q., First-principles study on elastic properties and phase stability of III-V compounds, Phys. Status Solidi B, 240 (1), 45-54, 2003.
23. Arıkan N., İyigör A., Candan A., Uğur Ş., Charifi Z., Baaziz H., Uğur G., Structural, elastic, electronic and phonon properties of scandium-based compounds ScX3 (X = Ir, Pd, Pt and Rh): An ab initio study, Comput. Mater. Sci, 79, 703-709, 2013.
24. Uğur Ş., İyigör A., Charifi Z., Baaziz H., Ellialtıoğlu M.R., Structural, electronic and vibrational properties of ordered intermetallic alloys CoZ (Z = Al, Be, Sc and Zr) from first-principles total-energy calculations, Philos. Mag., 93 (24), 3260-3277, 2013.
25. Murnaghan F.D., The compressibility of media under extreme pressures, Proceeding of the Naional Academy of Sciences, 50, 244-247, 1944.
26. Born M., Huang K., Dynamical Theory of Crystal Lattice, İngiltere: Clarendon Press, Oxford, 1940.
27. Pugh S.F., XCII. Relations between the elastic moduli and the plastic properties of polycrystalline pure metals, Philos. Mag.: Series, 7 (45), 823-843, 1954.
28. Haines J., Leger J.M., Bocquillon G., Synthesis and Design of Superhard materials, Annu. Rev. Mater. Res., 31, 1-23, 2001.
29. Arıkan N., Ersen M., Ocak H.Y., İyigör A., Candan A., Ugur Ş., Ugur G., Khenata R., Varshney D., Ab initio Study of Phonon Dispersion and Elastic Properties of L12 Intermetallics Ti3Al and Y3Al, Mod. Phys. Lett. B, 27 (30), 1350224-6, 2013.
30. Petit A.T., Dulong P.L., Recherches sur quelques points importants de la Théorie de la Chaleur, Annales de Chimie et de Physique, 10, 395-413, 1819.

APA	ÖRNEK O, İYİGÖR A, ARIKAN N (2017). L12 yapıdaki Co3Al ve Co3Ta alaşımlarının mekanik ve dinamik özellikleri. , 6886 - 9656.
Chicago	ÖRNEK OSMAN,İYİGÖR Ahmet,ARIKAN NİHAT L12 yapıdaki Co3Al ve Co3Ta alaşımlarının mekanik ve dinamik özellikleri. (2017): 6886 - 9656.
MLA	ÖRNEK OSMAN,İYİGÖR Ahmet,ARIKAN NİHAT L12 yapıdaki Co3Al ve Co3Ta alaşımlarının mekanik ve dinamik özellikleri. , 2017, ss.6886 - 9656.
AMA	ÖRNEK O,İYİGÖR A,ARIKAN N L12 yapıdaki Co3Al ve Co3Ta alaşımlarının mekanik ve dinamik özellikleri. . 2017; 6886 - 9656.
Vancouver	ÖRNEK O,İYİGÖR A,ARIKAN N L12 yapıdaki Co3Al ve Co3Ta alaşımlarının mekanik ve dinamik özellikleri. . 2017; 6886 - 9656.
IEEE	ÖRNEK O,İYİGÖR A,ARIKAN N "L12 yapıdaki Co3Al ve Co3Ta alaşımlarının mekanik ve dinamik özellikleri." , ss.6886 - 9656, 2017.
ISNAD	ÖRNEK, OSMAN vd. "L12 yapıdaki Co3Al ve Co3Ta alaşımlarının mekanik ve dinamik özellikleri". (2017), 6886-9656.

APA	ÖRNEK O, İYİGÖR A, ARIKAN N (2017). L12 yapıdaki Co3Al ve Co3Ta alaşımlarının mekanik ve dinamik özellikleri. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32(2), 6886 - 9656.
Chicago	ÖRNEK OSMAN,İYİGÖR Ahmet,ARIKAN NİHAT L12 yapıdaki Co3Al ve Co3Ta alaşımlarının mekanik ve dinamik özellikleri. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 32, no.2 (2017): 6886 - 9656.
MLA	ÖRNEK OSMAN,İYİGÖR Ahmet,ARIKAN NİHAT L12 yapıdaki Co3Al ve Co3Ta alaşımlarının mekanik ve dinamik özellikleri. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.32, no.2, 2017, ss.6886 - 9656.
AMA	ÖRNEK O,İYİGÖR A,ARIKAN N L12 yapıdaki Co3Al ve Co3Ta alaşımlarının mekanik ve dinamik özellikleri. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2017; 32(2): 6886 - 9656.
Vancouver	ÖRNEK O,İYİGÖR A,ARIKAN N L12 yapıdaki Co3Al ve Co3Ta alaşımlarının mekanik ve dinamik özellikleri. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2017; 32(2): 6886 - 9656.
IEEE	ÖRNEK O,İYİGÖR A,ARIKAN N "L12 yapıdaki Co3Al ve Co3Ta alaşımlarının mekanik ve dinamik özellikleri." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32, ss.6886 - 9656, 2017.
ISNAD	ÖRNEK, OSMAN vd. "L12 yapıdaki Co3Al ve Co3Ta alaşımlarının mekanik ve dinamik özellikleri". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 32/2 (2017), 6886-9656.