Estimación de la Actividad y la Energía de Gibbs Molar en Exceso de Aleaciones Líquidas Binarias Al-Cu, Al-Ni y Al-Fe a partir de la Función de Distribución Radial Parcial Simulada por Dinámica Molecular Ab Initio
Autores: Lu, Yi; Chen, Xiumin; Zhang, Tianao; Hang, Jiulong; Tao, Dongping
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Datos termodinámicos
Aleaciones líquidas binarias
Dinámica molecular ab initio
PRDF
Modelo termodinámico
Energía libre de Gibbs molar en exceso
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Para obtener de manera precisa y conveniente los datos termodinámicos de aleaciones líquidas binarias, se propone un nuevo método en este estudio. Combina simulaciones de dinámica molecular ab initio (AIMD) con un modelo termodinámico para estimar la actividad y la energía de Gibbs molar en exceso de aleaciones líquidas binarias. Además, se proponen por primera vez dos métodos para agrupar la función de distribución radial parcial (PRDF) de 5000 pasos obtenidos por simulación. La PRDF de Al50Cu50, Al50Ni50 y Al50Fe50 se obtiene mediante simulación AIMD. Estas PRDF se combinan con cuatro modelos termodinámicos para estimar la actividad y la energía de Gibbs molar en exceso. Además, se comparan los resultados de estimación de los cuatro modelos con los del modelo de Miedema. Los resultados muestran que cuando el primer pico de la PRDF se obtiene mediante el método simétrico, la desviación relativa promedio (ARD) de la actividad y la energía de Gibbs molar en exceso de los cuatro modelos son, respectivamente: 28% y 32% para el Modelo de Volumen de Interacción Molecular (MIVM); 162% y 38% para el Modelo de Solución Regular (RSM); 508% y 65% para el modelo de Wilson; 562% y 67% para el modelo de Dos Líquidos No Aleatorios (NRTL). Cuando el primer pico de la PRDF se obtiene mediante el método no simétrico, la ARD promedio de la actividad y la energía de Gibbs molar en exceso de los cuatro modelos son, respectivamente: 64% y 20% para MIVM; 115% y 26% para RSM; 661% y 70% para Wilson; 727% y 72% para NRTL. Además, la ARD promedio de la actividad y la energía de Gibbs molar en exceso del modelo de Miedema son 113% y 33%. Estos datos indican que el rendimiento de estimación del modelo MIVM es superior al de los otros cuatro modelos, y que el método simétrico tiene un mejor desempeño que el método no simétrico. El tratamiento de agrupamiento de los datos de PRDF mejora efectivamente el rendimiento de estimación.
Descripción
Para obtener de manera precisa y conveniente los datos termodinámicos de aleaciones líquidas binarias, se propone un nuevo método en este estudio. Combina simulaciones de dinámica molecular ab initio (AIMD) con un modelo termodinámico para estimar la actividad y la energía de Gibbs molar en exceso de aleaciones líquidas binarias. Además, se proponen por primera vez dos métodos para agrupar la función de distribución radial parcial (PRDF) de 5000 pasos obtenidos por simulación. La PRDF de Al50Cu50, Al50Ni50 y Al50Fe50 se obtiene mediante simulación AIMD. Estas PRDF se combinan con cuatro modelos termodinámicos para estimar la actividad y la energía de Gibbs molar en exceso. Además, se comparan los resultados de estimación de los cuatro modelos con los del modelo de Miedema. Los resultados muestran que cuando el primer pico de la PRDF se obtiene mediante el método simétrico, la desviación relativa promedio (ARD) de la actividad y la energía de Gibbs molar en exceso de los cuatro modelos son, respectivamente: 28% y 32% para el Modelo de Volumen de Interacción Molecular (MIVM); 162% y 38% para el Modelo de Solución Regular (RSM); 508% y 65% para el modelo de Wilson; 562% y 67% para el modelo de Dos Líquidos No Aleatorios (NRTL). Cuando el primer pico de la PRDF se obtiene mediante el método no simétrico, la ARD promedio de la actividad y la energía de Gibbs molar en exceso de los cuatro modelos son, respectivamente: 64% y 20% para MIVM; 115% y 26% para RSM; 661% y 70% para Wilson; 727% y 72% para NRTL. Además, la ARD promedio de la actividad y la energía de Gibbs molar en exceso del modelo de Miedema son 113% y 33%. Estos datos indican que el rendimiento de estimación del modelo MIVM es superior al de los otros cuatro modelos, y que el método simétrico tiene un mejor desempeño que el método no simétrico. El tratamiento de agrupamiento de los datos de PRDF mejora efectivamente el rendimiento de estimación.