モンテカルロシミュレーション

Al合金のクタスター形成シミュレーションについて説明する。

原子間交換エネルギー

1) 原子間結合エネルギー値, eij
原子間結合エネルギー、および原子と空孔の結合エネルギーの値,  eij は文献
[S.Hirosawa,T.Sato,A.Kamio, and H.M.Flower, Acta Mater., 48(2000), 1797-1806.]
より、以下のように与えられる。

 ・最近接原子間における結合エネルギー(kJ/mol)
Al Cu Mg Li Zn Ag Sn
Al -54.5 -49.3 -34.5 -37.9 -36.4 -49.6 -47.4
Cu -48.5 -32.2 -35.7 -33.4 -45.5 -46.6
Mg -16.8 -19.2 -16.9 -30.3 -30.17
Li -24.4 -21.1 -35.0
Zn -20.3
Ag -47.3
Sn -47.7
Va -21.9 -15.8 -10.3 -11.8 -6.03 -14.8 -24.2
                         Va : Vacancy


2) 原子間交換エネルギー値の計算
 最近接原子間の交換エネルギー,Wij は、上の表の値を用いて、

Wij=eij-(eii+ejj)/2

と計算される。また溶質原子Xと空孔Vaとの交換エネルギーは、

WXVa=(eXVa+eAlAl)-(eXAl+eAlVa)

にて定義される。この定義は、Alと空孔との交換エネルギーWAlVa=0と設定した定義である。
(自由エネルギーの基準に、Al-Va2元系[空孔を1成分と見なしている点に注意]の内部エネルギーを採用した場合に相当)
 

モンテカルロシミュレーション
  3次元fcc格子における空孔拡散でのモンテカルロシミュレーションで、表示画面は(100)面

Al(青)-Zn(赤)2成分系

Al(青)-Cu(赤)2成分系

Al(青)-Cu(赤)-Mg(緑)3成分系

Al(青)-Cu(赤)-Mg(緑)-Ag(空)4成分系

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