Investigation of electronic, elastic
and phonon properties of B2-phase
intermetallic RuTi alloy
Journal Name:
- Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi
Keywords (Original Language):
Author Name | University of Author |
---|---|
Abstract (2. Language):
The basis of density function theory (DFT) is the
work done by Thomas and Fermi in 1927.Density
function theory (DFT), which can calculate
electronic structures of atoms, molecules and solids;
Is a successful theory that is widely used both in
solid-state physics and material science and is
compatible with experimental results. This success
of the density function theory is based on the fact
that the methods are based on the first principles
and aims to explain the properties of the materials
by taking advantage of the basic quantum mechanics
laws.
One of the basic quantities used to describe the
electronic state of a material is the electronic state
density (DOS). The state density for electrons in an
energy band gives the number of states that can be
occupied by electrons at a given energy interval.
Elasticity defines the elastic constant which is the
measure of the response of the crystal to an external
force applied and plays a very important role when
it is desired to investigate the rigidity, mechanical
stability of the material, and the bond strengths
between the nearest neighbor atoms of the
constituent atoms.
The Volume Module(B) is an important feature that
represents the theoretical and experimental rigidity
of a material (especially cubic crystals). It is defined
as a measure of the energy required to resist a
change in the volume of a material by compression
of a material under hydrostatic pressure, or to
produce a deformation. The Shear Module(G) is the
most important parameter that determines the
hardness of a material and is a measure of
resistance of a material to its surface against the
strain of another material.
In this work, structural, elastic, electronic,
thermodynamic and phonon properties of RuTi alloy
in B2 (CsCl) phase were investigated by employing
first-principles calculations in the generalized
gradient approach.
The lattice constant, the static bulk modulus, the
pressure derivative and the elastic constants of the
bulk modulus of the RuTi alloy were found.
The brittleness and ductility properties of the RuTi
alloy at the B2 phase were evaluated by the Poisson
sigma ratio criterion and the Pugh criterion. The B /
G value of the RuTi alloy in the B2 structure is
1.977. According to these criteria, it can be said that
the RuTi alloy is a ductile material.
The electronic structure of the RuTi alloy and the
phonon frequency curves were gathered. The
position of Fermi level of these systems was
calculated and discussed. The electronic band
structure, total electronic and partial state densities
of the RuTi alloy were calculated and analyzed
based on the comparison of the current available
data.
The density of states around the Fermi energy (EF)
has been argued elaborately by examining the
contribution of the d-electrons. It was determined
from the density of the state and band structure that
this alloy showed metallic character in the B2 phase.
Phonon distribution curves and their corresponding
total and predicted intensities are calculated for the
first time in the context of density functional
perturbation theory. In this work, Phonon density
states and quasi-harmonic approximations were
used to estimate and some thermodynamic
properties, such as the specific heat capacity of the
RuTi alloy in the B2 phase at constant volume.
A linear-response approach was used to calculate
the full phonon spectrum and state density. he
specific heat capacity (Cv) for the RuTi alloy in the
fixed volume was calculated.
Bookmark/Search this post with
Abstract (Original Language):
Bu çalışmada, B2 (CsCl) fazında RuTi alaşımının yapısal, elastik, elektronik, termodinamik ve fonon
özellikleri genelleştirilmiş gradyent yaklaşımı içinde ilk-prensip hesaplamaları kullanarak incelenmiştir.
RuTi alaşımının örgü sabiti, statik bulk modülü, bulk modülünün basınç türevi ve elastik sabitleri
belirlenmiştir.
B2 fazındaki RuTi alaşımının kırılganlık ve süneklik özellikleri Poisson sigma oranı kriteri ve Pugh
kriteriyle değerlendirilmiştir. B2 yapısındaki RuTi alaşımının B/G değeri 1.977 'dir. Bu kriterlere göre RuTi
alaşımının sünek bir malzeme olduğu söylenebilir.
RuTi alaşımının elektronik yapısı ve fonon frekans eğrileri elde edildi. Bu sistemlerin Fermi seviyesinin
durumu hesaplandı ve tartışıldı. RuTi alaşımının elektronik bant yapısı, toplam elektronik ve kısmi durum
yoğunlukları hesaplandı ve eldeki mevcut verilerle karşılaştırılarak analiz edildi. Fermi enerjisi (EF)
civarındaki durum yoğunluğuna, d-elektronlarının katkısı incelenerek ayrıntılı olarak tartışılmıştır. RuTi
alaşımının kısmi durum yoğunluğu ve bant yapısı hesaplandı ve analiz edildi. Durum yoğunluğu ve bant
yapısından, B2 fazında bu alaşımın metalik karakter gösterdiği belirlenmiştir.
B2 fazındaki RuTi alaşımının sabit hacimde özgül ısı kapasitesi gibi bazı termodinamik özelliklerini
hesaplamak ve tahmin etmek için fonon durum yoğunluğu ve quasi-harmonik yaklaşımlar kullanılmıştır. Bu
çalışmada, Fonon dağılım eğrileri ve bunlara karşılık gelen toplam ve öngörülen yoğunlukları, yoğunluk
fonksiyonel pertürbasyon teorisi çerçevesinde ilk kez hesaplanmıştır. Sabit hacimde RuTi alaşımı için özgül
ısı kapasitesi (Cv) hesaplandı.
FULL TEXT (PDF):
- 4