journal article·2009-03

Numerical prediction of thermodynamic properties of iron–chromium alloys using semi-empirical cohesive models: The state of the art

G. Bonny, R.C. Pasianot, L. Malerba, A. Caro, P. Olsson, M.Yu. Lavrentiev

Journal of Nuclear Materials· Volume 385· Issue 2
Publisher page

Abstract

In this work the capability of existing cohesive models to predict the thermodynamic properties of Fe–Cr alloys are critically evaluated and compared. The two-band model and the concentration-dependent model, which are independently developed extensions of the embedded-atom method, are demonstrated to be equivalent and equally capable of reproducing the thermodynamic properties of Fe–Cr alloys. The existing potentials fitted with these formalisms are discussed and compared with an existing cluster expansion model. The phase diagram corresponding to these models is evaluated using different but complementary methods. The influence of mixing enthalpy, low-energy states and vibrational entropy on the phase diagram is examined for the different cohesive models.
Source: expertdata · Quality: candidate unverified · Source record ↗

Research context

OpenAlex topics: High Temperature Alloys and Creep · Nuclear Materials and Properties · Intermetallics and Advanced Alloy Properties

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

References (68)

Show source-provided references
1. Mansur · J. Nucl. Mater. · 2004 · 329–333 · 16610.1016/j.jnucmat.2004.04.016 ↗
2. Jenkins · Philos. Mag. A · 1978 · 38 · 9710.1080/01418617808239220 ↗
3. Little · J. Nucl. Mater. · 1979 · 87 · 2510.1016/0022-3115(79)90123-5 ↗
4. Little · Proc. R. Soc. London A · 1980 · 372 · 56510.1098/rspa.1980.0131 ↗
5. Garner · J. Nucl. Mater. · 2000 · 276 · 12310.1016/S0022-3115(99)00225-1 ↗
6. Zinkle · Phys. Plasmas · 2005 · 12 · 05810110.1063/1.1880013 ↗
7. Malerba · J. ASTM International · 2007 · 4 · JAI10069210.1520/JAI100692 ↗
8. Malerba · J. Nucl. Mater. · 2008 · 382 · 11210.1016/j.jnucmat.2008.08.014 ↗
9. Saunders · 1998
10. Andersson · CALPHAD · 1987 · 11 · 8310.1016/0364-5916(87)90021-6 ↗
11. De Nys · Metall. Trans. · 1971 · 2 · 142310.1007/BF02913370 ↗
12. Kuwano · Trans. Japan Inst. Met. · 1985 · 26 · 47310.2320/matertrans1960.26.473 ↗
13. Dubiel · Z. Metallkde · 1987 · 78 · 544
14. Mirebeau · Phys. Rev. Lett. · 1984 · 53 · 68710.1103/PhysRevLett.53.687 ↗
15. Filippova · Phys. Met. Metall. · 2000 · 90 · 145
16. Olsson · J. Nucl. Mater. · 2003 · 321 · 8410.1016/S0022-3115(03)00207-1 ↗
17. Mirzoev · Phys. Met. Metall. · 2004 · 97 · 336
18. Klaver · Phys. Rev. B · 2006 · 74 · 09443510.1103/PhysRevB.74.094435 ↗
19. Olsson · Phys. Rev. B · 2006 · 73 · 10441610.1103/PhysRevB.73.104416 ↗
20. Nguyen-Mahn · J. Comput. Aided Mater. Des. · 2007 · 14 · 15910.1007/s10820-007-9079-4 ↗
21. Olsson · Phys. Rev. B · 2007 · 75 · 01411010.1103/PhysRevB.75.014110 ↗
22. Erhart · Appl. Phys. Lett. · 2008 · 92 · 14190410.1063/1.2907337 ↗
23. Hafner · J. Phys.: Condens. Matter · 2001 · 13 · L239
24. Wallenius · Phys. Rev. B · 2004 · 69 · 09410310.1103/PhysRevB.69.094103 ↗
25. Caro · J. Nucl. Mater. · 2005 · 336 · 23310.1016/j.jnucmat.2004.09.018 ↗
26. Daw · Phys. Rev. B · 1984 · 29 · 644310.1103/PhysRevB.29.6443 ↗
27. Finnis · Phil. Mag. A · 1984 · 50 · 4510.1080/01418618408244210 ↗
28. Ackland · Phys. Rev. Lett. · 2005 · 97 · 01550210.1103/PhysRevLett.97.015502 ↗
29. Lavrentiev · Phys. Rev. B · 2007 · 75 · 1420810.1103/PhysRevB.75.014208 ↗
30. Caro · Phys. Rev. Lett. · 2005 · 95 · 7570210.1103/PhysRevLett.95.075702 ↗
31. Olsson · Phys. Rev. B · 2005 · 72 · 21411910.1103/PhysRevB.72.214119 ↗
32. Olsson · Phys. Rev. B · 2006 · 74 · 1(E)10.1103/PhysRevB.74.229906 ↗
33. Sanchez · Physica A · 1984 · 128 · 33410.1016/0378-4371(84)90096-7 ↗
34. Ackland · J. Phys.: Condens. Matter · 2004 · 16 · 1
35. Mendelev · M. Asta Phil. Mag. A · 2003 · 83 · 397710.1080/14786430310001613264 ↗
36. Redlich · Indust. Eng. Chem. · 1948 · 40 · 34510.1021/ie50458a036 ↗
37. Ackland · Phys. Rev. B · 2003 · 67 · 17410810.1103/PhysRevB.67.174108 ↗
38. Porter · 1992
39. van de Walle · J. Phase Equilibria · 2002 · 23 · 34810.1361/105497102770331596 ↗
40. van de Walle · Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. · 2002 · 10 · 52110.1088/0965-0393/10/5/304 ↗
41. Lopasso · Phys. Rev. B · 2003 · 68 · 21420510.1103/PhysRevB.68.214205 ↗
42. G. Bonny, P. Erhart, A. Caro, R.C. Pasianot, L. Malerba, M. de Caro, The influence of short range order on Fe–Cr thermodynamics, Modelling Simul. Mater. Sci. Eng., accepted for publication.
43. Frenkel · 1996
44. Moruzzi · Phys. Rev. B · 1978 · 37 · 79010.1103/PhysRevB.37.790 ↗
45. Ferreira · Int. J. Supercomput. · 1991 · 5 · 3410.1177/109434209100500103 ↗
46. Ducastelle · 1991
47. Inden · 1991 · vol. 5 · 497
48. Finel · 1987
49. Pasianot · J. Nucl. Mater. · 2007 · 360 · 11810.1016/j.jnucmat.2006.09.008 ↗
50. Blöchl · Phys. Rev. B · 1994 · 50 · 1795310.1103/PhysRevB.50.17953 ↗
51. Kresse · Phys. Rev. B · 1993 · 47 · 55810.1103/PhysRevB.47.558 ↗
52. Kresse · Phys. Rev. B · 1996 · 54 · 1116910.1103/PhysRevB.54.11169 ↗
53. Kresse · Comput. Mater. Sci. · 1996 · 6 · 1510.1016/0927-0256(96)00008-0 ↗
54. Kresse · Phys. Rev. B · 1999 · 59 · 175810.1103/PhysRevB.59.1758 ↗
55. Zunger · Phys. Rev. Lett. · 1990 · 65 · 35310.1103/PhysRevLett.65.353 ↗
56. Vosko · Can. J. Phys. · 1980 · 58 · 120010.1139/p80-159 ↗
57. Dench · Trans. Faraday Soc. · 1962 · 59 · 127910.1039/tf9635901279 ↗
58. Brenner · Scripta Metall. · 1982 · 16 · 83110.1016/0036-9748(82)90239-3 ↗
59. M.H. Mathon, Y. De Carlan, G. Geoffroy, X. Averty, C.H. de Novion, A. Alamo, in: Effects of radiation on materials, in: S.T. Rosinski, M.L. Grossbeck, T.R. Allen, A.S. Kumar (Eds.), 20th International Symposium, ASTM STP 1405, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 2001, p. 674.10.1520/STP10564S ↗
60. Mathon · J. Nucl. Mater. · 2003 · 312 · 23610.1016/S0022-3115(02)01630-6 ↗
61. Bonny · Comput. Mater. Sci. · 2008 · 42 · 10710.1016/j.commatsci.2007.06.017 ↗
62. Hafner · Phys. Rev. B · 2002 · 65 · 18443210.1103/PhysRevB.65.184432 ↗
63. Hafner · J. Phys.: Condens. Matter. · 2002 · 14 · 2119
64. Cottenier · J. Phys.: Condens. Matter. · 2002 · 14 · 3275
65. L. Malerba, On the thermodynamic validation of two-band model potentials for FeCr, SCK•CEN External Report ER-16, June, 2006.
66. Erhart · Phys. Rev. B · 2008 · 77 · 13420610.1103/PhysRevB.77.134206 ↗
67. Fultz · Phys. Rev. B · 1995 · 52 · 328010.1103/PhysRevB.52.3280 ↗
68. Caro · Appl. Phys. Lett. · 2006 · 89 · 12190210.1063/1.2354445 ↗