Interatomic potentials for atomistic studies of defects in binary alloys

Die zwischenatomaren Kräfte in reinen Metallen und entordneten substitutioneilen binären Legierungssystemen werden auf empirischer Basis beschrieben, um Gitterfehler atomistisch untersuchen zu können. Die gesamte innere Energie der Metalle und Legierungen wird mit einer Summe aus zwei Terrnen beschrieben: einem Paarpotentialterm und einem Term, der nur von der mittleren Dichte des Materials abhängt. Es wird angenommen, daβ die gesamte Kohäsions-energie reiner Metalle durch den zweiten Term gegeben ist. Die für die Beschreibung des Potentials reiner Metalle benutzten empirischen Parameter sind die Kohäsionsenergie und die elastischen Konstanten. Bei den Legierungen werden die Unterschiede in den Atomdurchmessern und die Elektronegativitäten der Legierungselemente berücksichtigt. Die Potentiale werden in selbstkonsistenter Weise an die Mischungsenthalpie der entsprechenden Legierungskonzentration angepaβt. Auβerdem müssen sämtliche Potentiale die Gleichgewichtsbedingungen erfüllen, welche die mechanische Stabilität der betrachteten Kristallstruktur bestimmen. Die berechnete Abhängigkeit der elastischen Konstanten von der Legierungskonzentration stimmt mit den verfügbaren experimentellen Ergebnissen hinreichend gut überein. Verschiedene Potentiale werden für reine Metalle und für Legierungen abgeleitet; diese werden insbesondere bei einer Untersuchung der Korngrenzsegregation benutzt. Mit dieser Art der Beschreibung können die zwischenatomaren Wechselwirkungen in bestimmten binären Systemen angenähert behandelt werden. Auβerdem lassen sich damit Modellsysteme beschreiben, bei denen die erforderlichen empirischen Daten als Variable erscheinen.