First-principles calculation of the Cu-Li phase diagram

Van de Walle, A.; Moser, Z.; Gąsior, W.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

First-principles calculation of the Cu-Li phase diagram

Autorzy

Van de Walle A. , Moser Z. , Gąsior W.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

Identyfikatory

Warianty tytułu

Wyznaczenie wykresu równowagi układu Cu-Li metodą obliczeń ab initio

Konferencja

International Conference on Phase Diagram Calculation and Computational Thermochemistry (May 30 - June 4, 2004; Kraków, Poland)

Języki publikacji

Abstrakty

We present first-principles calculations of the solid-state portion of the Cu-Li phase diagram based on the cluster expansion formalism coupled with the use of (i) bond length-dependent transferable force constants and lattice dynamics calculations to model of vibrational disorder and (ii) lattice gas Monte Carlo simulations to model configurational disorder. These calculations help settle the existence of additional phases in the Cu-Li phase diagram that have been postulated, but not yet clearly established. Our calculations predict the presence of at least one additional phase and the associated predicted phase transitions are consistent with our electrochemical measurements, which exhibit clear plateaus in the electromotive force-composition curve.

Prezentujemy obliczenia ab initio wykresu równowagi fazy stałej układu Cu-Li. Obliczenia opierają się na formalizmie Cluster ezpansion (CE) realizowanym przy: (i) zastosowaniu stałych siłowych zależnych od długości wiązania oraz obliczeń dynamiki sieci do modelowania wibracyjnego stanu nieuporządkowania: (ii) zastosowaniu symulacji Monte Carlo gazu sieciowego do modelowania stanu nieuporządkowania konfiguracyjnego. Obliczenia te umożliwiły wykazanie dodatkowych faz w układzie równowagi układu Cu-Li, które były wcześniej postulowane, lecz nie potwierdzone. Nasze obliczenia przewidują obecność co najmniej jednej dodatkowej fazy, a postulowane przejścia fazowe sa zgodne z naszymi badaniami elektrochemicznymi, które wykazały wyraźne załamania w zależnościach sił elektromotorycznych względemstężenia.

Słowa kluczowe

ab initio first principles calculation of the Cu-Li phase diagram

ab initio wykres równowagi fazy stałej układu Cu-Li

Wydawca

Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences
Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences

Czasopismo

Archives of Metallurgy and Materials

Rocznik

2004

Tom

Vol. 49, iss. 3

Strony

535--544

Opis fizyczny

Bibliogr. 41 poz., rys.

Twórcy

autor

Van de Walle A.

Materials Science and Engineering Department, Northwestern University, Evanston, IL, United States

autor

Moser Z.

Institute of Metallurgy and Materials Science, PAS, 30-059 Kraków, Reymonta Str. 25, Poland

autor

Gąsior W.

Institute of Metallurgy and Materials Science, PAS, 30-059 Kraków, Reymonta Str. 25, Poland

Bibliografia

[1] J. F. Smith, Z. Moser, J. Nucl. Mater. 59. 158 (1976).
[2] Z. Moser, W. Gąsior, F. Sommer, G. Schwitzgebel, B. Predel, Met. Trans. B 17. 791 (1986).
[3] Z. Moser, F. Sommer, B. Predel, Z. Metallkde. 79, 705 (1988).
[4] Z. Moser, F. Sommer, J. J. Lee, B. Predel, Thermochim. Acta 142. 117 (1989).
[5] W. Gąsior, C. Schwitzgebel, Archs. of Metallurgy 37, 25 (1992).
[6] W. Gąsior, Z.Moser, J. Chem. Phys. 90, 387 (1993).
[7] W. Gąsior, G. Schwitzgebel, H. Ruppersberg, Archs. of Metallurgy 39. 25 (1994).
[8] W. Gąsior, Z. Moser, W. Zakuski, J. Non-Crystalline Solids 205-207. 379 (1996).
[9] W. Gąsior, Z. Moser, W. Zakulski, Archs. of Metallurgy 39. 356 (1994).
[10] W. Gąsior, Z. Moser, W. Zakulski, G. Schwitzgebel, Mater Met. Trans. A 27. 2419 (1996).
[11] W. Gąsior, Z. Moser, J. Nucl. Mater. 249, 77-83 (2001).
[12] Z. Moser, R. Agarwal, F. Sommer, B. Predel. Z. Metallkde. 82, 317 (1991).
[13] Z. Moser, W. Gąsior, F. Sommer, W. Zakulski, H. J. Seifert, H. L. Lukas, CALPHAD XXIV, Kyoto, Japan. 21-26 May 1995. Program and Abstracts, p. 29.
[14] W. Gąsior, Z. Moser, B. Onderka, F. Sommer, B. Kim, Proceedings of 10th International IUPAC Conference on High Temperature Materials Chemistry. 10-14 April 2000. JuIich.Gcrmany.
[15] A. D. Pelton, Bull. Alloy Phase Diagrams 7. 142 (1986).
[16] N. Saunders, COST 537 Thcrmochemical database for light metal alloys 2. Ed. I. Ansara. AT. Dinsdale, M.H. Rand, European Communities, p. 168, 1998.
[17] H. Borgsttedl, C. Gumiński, Metals in Liquid Alkali Metals, Solubility Data Series 64, Oxford University Press. Oxford, p. 59. 19%.
[18] M. V. Mikhailovskaya, V. S. Sudavtsova, Ukr. Khim. Zh. 55, 1106 (1989).
[19] A. R. Krauss, M. H. Mendelson, D. M. Gruen, R. W. Coon, D. M. Goebel, Y. Hiroaka, W. K. Leung, J. Bohdanowsky, J. US Dep. Ener. Rep.CONF-S6-0807-3,1986.
[20] C. F. Old, P. Trawena, Met. Sci, 15. 281 (1981).
[21] A. R. Miedema, F. R. de Boer, R. Boom, CALPHAD 1, 314 (1977).
[22] A. van de Walle. M. Asta, G. Ceder, CALPHAD Journal 26. 539 (2002).
[23] A. van de Walle, G. Ceder, Journal of Phase Equilibria 23, 348 (2002).
[24] A. van de Walle, M. Asta, Modelling Simul Mater. Sci. Eng. 10, 521 (2002).
[25] G. Kresse, J. Furthmuller. Phys. Rev. B 54. 11169 (1996).
[26] G. Kresse, J. Furthmuller, Comp. Mat. Sci. 6, 15 (1996).
[27] J. M. Sanchez, F. Ducastelle, D. Gratias, Physica 128A 334 (1984).
[28| F. Ducastelle, Order and Phase Stability in Alloys. Elsevier Science, New York, (1991).
[29] D. de Fontaine, Solid State Phys 47, 33 (1994).
[30] A. Zunger, First principles statistical mechanics of semiconductor alloys and intermetallic compounds. In P. E. Turchi and A. Gonis, editors, NATO ASI on Statics and Dynamics of Alloy Phase Transformation. 319, 361. Plenum Press. New York (1994).
[31] M. Asta, V. Ozolins, C. Woodward, Journal of the Minerals Metals & Materials Society 53, 16(2001).
[32] G. Ceder, A. van der Ven. C. Marianetti, D. Morgan, Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 8, 311 (2000).
[33] A. A. Maradudin, E. W. Montroll, G.H. Weiss, Theory of Lattice Dynamics in the Harmonic Approximation, Second Edition. Academic Press. New York (1971).
[34] A. van de Walle, G. Ceder. Rev. Mod. Phys. 74, II (2002).
[35] G. Ceder, Comput. Mater. Sci. 1, 144 (1993).
[36] E. Wu, G. Ceder, A. van de Walle, Phys. Rev. B 67. 134103 (2003).
[37] K. Binder, D. W. Heermann, Monte Carlo Simulation in Statistical Physics. Springer-Verlag. New York (1988).
[38] M. E. J. Newman, G. T. Barkema. Monte Carlo Methods in Statistical Physics, Clarendon Press, Oxford (1999).
[39] M. L. Saboungi, C. C. Hsu, Calphad 1, 237 (1977).
[40] A. J. Mc Alister, Bull. Alloy Phase Diagrams 3. 177-1982.
[41] M. H. F. Sluiter, Y. Watanabe, D. de Fontaine, Y. Kawazoe. Phys. Rev. B 53,6137 (1996), and references therein.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BSW3-0010-0036