Monte Carlo-simuleringer av titan-aluminium
Master thesis
Permanent lenke
http://hdl.handle.net/11250/2625262Utgivelsesdato
2019Metadata
Vis full innførselSamlinger
- Institutt for fysikk [2677]
Sammendrag
Titan-aluminium legeringer opp til 50% aluminium har blitt studert ved hjelpav Monte Carlo-simuleringer som bruker en klynge-ekspansjonsmodell basert påutregninger gjort med tetthetsfunksjonalteori. Kalkulatoren som er brukt, eropensource-koden GPAW sammen med Perdew-Burke-Ernzerhof funksjonalet.Flere utregninger for rent titans fysiske egenskaper har blitt gjort for å evaluereog validere utførelsen av tetthetsfunksjonalteoriutregningene. Energiene til etsett med strukturer med varierende sammensetning av titan og aluminiumi heksagonalt tettpakket gitterstruktur ble regnet ut og brukt til å lage enklynge-ekspansjonsmodell for legeringen. Klyngene og de effektive klyngeinter-aksjonene i denne modellen er kjapt diskutert før de er brukt til å kjøre MonteCarlo-simuleringer på større strukturer med Metropolis-Hastings algoritmen.Simuleringene er gjort i både det kanoniske og det semi-store kanoniske ensem-blet. Formeringsentalpien for legeringen er utregnet opp til 50% aluminium,og en fase med Ti3Al-krystallstruktur ble funnet. Titanium-aluminium alloys in the range up to 50% aluminium have been stud-ied with Monte Carlo simulations using a cluster expansion model based ondensity functional theory calculations. The calculator used is the open-sourcecode GPAW, with the Perdew-Burke-Ernzerhof exchange-correlation energyfunctional. Several calculations of physical properties of pure titanium are per-formed to evaluate and validate the execution of the density functional theorycalculations. The energies for a set of structures of varying titanium-aluminiumcomposition on a hexagonal close-packed lattice were calculated and used todevelop a cluster expansion model for the alloy. The clusters and effectivecluster interactions of this model are briefly interpreted before used to performMonte Carlo simulations on larger structures with the Metropolis-Hastings al-gorithm. Simulations are performed in both the canonical and the semi-grandcanonical ensemble. The enthalpy of formation for the alloy is calculated upto 50% aluminium, and a Ti3Al crystal structure phase is identified.