Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/348367
Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Simulações atomísticas de líquidos formadores de vidros : uma aplicação a ligas metaestáveis de Cu-Zr(Al)
Title Alternative: Atomistic simulation of glass-forming liquids : an application to metastable alloys of Cu-Zr(Al)
Author: Alvarez Donado, René Alberto, 1989-
Advisor: Antonelli, Alex, 1954-
Abstract: Resumo: Nesta tese investigamos as propriedades termodinâmicas e cinéticas de vidros metálicos e dos líquidos que os formam MGFLs (pelas suas siglas no inglês: "Metallic glass-forming liquids") através de simulações computacionais. Os resultados são apresentados em duas partes. Na primeira, referente as propriedades cinéticas, estudamos o comportamento do coeficiente de difusão, da densidade de estados vibracionais, e da viscosidade de cisalha- mento de três ligas metálicas de Cu x Zr x Al 100?2x com x = 50, 49, 46. O comportamento destas grandezas revela dois "crossovers" acontecendo durante o resfriamento. O primeiro a T = 1200 K marca o início da heterogeneidade dinâmica, i.e. a mobilidade dos átomos no sistema é diferente em diferentes regiões do mesmo. O segundo, é uma mudança no comportamento do líquido super-resfriado, passando de um líquido frágil para um líquido forte a uma temperatura próxima a temperatura de transição vítrea. Ambos "crossovers" são deslocados a temperaturas mais altas se a porcentagem de Al da liga for maior. Na segunda parte desta tese aplicamos uma eficiente metodologia que nos permitiu separar as contribuições vibracional e configuracional para a entropia nesses vidros metálicos sem a necessidade de uma fase cristalina. O método baseia-se no cálculo da energia livre vibra- cional na fase sólida (vidro) e da energia livre total na fase líquida usando como sistemas de referência o cristal de Einstein e o recentemente proposto, modelo de Uhlenbeck-Ford, respectivamente. A energia livre em função da temperatura durante o resfriamento (aque- cimento) do líquido (sólido) foi obtida através do método de "Reversible Scaling", impondo uma restrição no parâmetro de "scaling" para manter uma taxa de resfriamento fixa de 100 K/ns. Ao aplicar esta metodologia a duas ligas de CuxZrxAl2x?100 com x = 50, 46; nossos resultados mostram que para o caso da liga sem Al o excesso de entropia possui uma contribuição vibracional devida principalmente a efeitos anarmônicos. Além disso, a entropia configuracional aumenta em 70% com a presença do Al. Sugerindo assim, que a entropia configuracional pode ser usada para investigar a capacidade que os materiais possuem para formar um vidro

Abstract: In this thesis we investigate the dynamic and thermodynamic properties of metallic glass- forming liquids (MGFL) throughout computer simulation. The results are presented in two parts. In the first one, regarding the kinetic properties, we study the behavior of the diffusion coefficient, the density of vibrational states, and the shear viscosity of three metallic alloys of Cu x Zr x Al 2x?100 with x = 50, 49, 46. The behavior of these magnitudes reveals two crossovers happening during the cooling. The first at T = 1200 K marks the beginning of dynamic heterogeneity, i.e. the mobility of atoms in the system is different in different regions of it. The second is a change in the behavior of the supercooled liquid, passing from a fragile liquid to a strong liquid at a temperature close to the glass transition temperature. Both crossovers are shifted to higher temperatures if the percentage of Al in the alloy is higher. In the second part of this thesis we applied an efficient methodology that allowed us to separate vibrational and configurational entropy without requiring a crystalline phase. The method is based on the calculation of the vibrational free energy in the solid phase and the total free energy in the liquid phase using as reference systems the Einstein crystal and, the recently proposed, Uhlenbeck-Ford model, respectively. The free energy as a function of temperature during cooling (heating) of the liquid (solid) was obtained by means of the Reversible Scaling method, imposing a restriction on the scaling parameter to keep a fixed cooling rate of 100 K/ns. By applying this methodology to two alloys of CuxZrxAl2x?100 with x = 50, 46; Our results show that for the case of the alloy without Al the excess of entropy has a vibrational contribution due mainly to anharmonic effects. Moreover, configurational entropy increases by 70% with the presence of Al. Thus suggesting that configurational entropy can be used to investigate the ability of materials to form glass
Subject: Líquidos super-resfriados
Temperatura de transição vítrea
Viscosidade
Dinâmica espacialmente heterogênea
Entropia
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: ALVAREZ DONADO, René Alberto. Simulações atomísticas de líquidos formadores de vidros: uma aplicação a ligas metaestáveis de Cu-Zr(Al). 2020. 1 recurso online ( 86 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinas, SP.
Date Issue: 2020
Appears in Collections:IFGW - Tese e Dissertação

Files in This Item:
File SizeFormat 
Donado_ReneAlbertoAlvarez _D.pdf2.89 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.