Tesis doctoral de Araceli Vallés Sales
El desarrollo de nuevos materiales tiene impacto en todas las áreas de la ingeniería, y en particular en la ingeniería aeronáutica. Los vidrios metálicos son materiales relativamente nuevos, con excelentes propiedades mecánicas; su estudio es imprescindible para su implantación tecnológica. las propiedades mecánicas macroscópicas de un material están determinadas por su estructura atómica. En particular, la fractura de materiales frágiles se inicia mediante la generación de modos de vibración. En los vidrios metálicos, con estructura amorfa, el espectro vibracional tiene características específicas. en este trabajo es estudian las propiedades vibracionales de los vidrios metálicos usando simulaciones de dinámica molecular. Se estudian sistemas binarios utilizando potenciales atómicos de lennard-jones (lj), morse y embedded atom method (eam), de tipo semiempírico. Al igual que en los vidrios metálicos a base de pd, la relación de las masas de ambas especies en las simulaciones es alta, siendo 2 en potenciales lj y 1,67 en potenciales morse y eam. Las simulaciones a gran escala permiten simular sistemes con heterogeneidades a escala nm, y la simulación a diferente velocidad de enfriamiento permite obtener configuraciones en diferentes estados de relajación. la dinámica de las vibraciones atómicas de los vidrios metálicos es un tema de debate. El origen del exceso de los modos de vibración conocidos como boson peak (bp) no es claro. En los sistemas analizados se observa que la dependencia de la posición i la intensitat del bp con el tamaño del sistema es débil. Por el contrario, la intensidad del bp aumenta con la velocidad de enfriamiento, mientras que su posición se desplaza a frecuencias menores. Los resultados obtenidos mediante el uso de potenciales realistas tipo eam coinciden con los datos experimentales disponibles en vidres de composiciones similares. el factor de estructura dinámica, s (q, ¿) se calculó también en sistemas grandes para obtener información sobre el comportamiento de las excitaciones acústicas en vectores de onda bajos. También se obtuvo la relación de dispersión de fonones longitudinales y transversales. En todos los casos estudiados, la anchura del pico, gl,t(q), aumenta con la frecuencia. Se observa una región lineal a bajos números de onda y una flexión cuando se aproxima al límite de la pseudo-zona de brillouin. Este comportamiento es el mismo que el observado experimentalmente por inelastic x-ray scattering (ixs). la velocidad macroscópica del sonido se obtiene cuando el número de onda tiende a cero. Los valores obtenidos con potenciales eam y morse están en concordancia con los valores medidos experimentalmente en sistemas de composición similar. el límite ioffer-regel (ir) se define como la frecuencia a la que la longitud de coherencia del fonón es similar a la longitud de onda del fonón. Se observa que la frecuencia ir aumenta ligeramente en sistemas más relajados. El límite ir longitudinal se encuentra en todos los casos en frecuencias superiores a la frecuencia del bp. Contrariamente a los resultados obtenidos en los sistemes lj, el límite longitudinal ir en cu20pd80 y cu50pd50 está muy cerca de la posición del bp, mientras que el límite transversal de ir se encuentra muy por debajo; estos resultados coinciden con los obtenidos experimentalmente mediante ixs. Se infiere que el potencial eam aumenta la interacción entre los modos longitudinales y el exceso de estados de bp. finalmente se obtuvo la fragilidad en los sistemas estudiados mediante el cálculo de la viscosidad a diferentes temperaturas. Es conocido experimentalmente que la fragilidad aumenta con la velocidad de enfriamiento. Los sistemas lj mostraron una fragilidad mucho mayor que los sistemas eam y morse. Sin embargo, incluso los sistemas simulados con potenciales realistas mostraron valores de fragilidad muy superiores a los obtenidos experimentalmente debido a las extremas velocidades de enfriamiento de las simulaciones.
Datos académicos de la tesis doctoral «Collective dynamics of bulk metallic glasses studied by molecular dynamics simulations«
- Título de la tesis: Collective dynamics of bulk metallic glasses studied by molecular dynamics simulations
- Autor: Araceli Vallés Sales
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 25/09/2014
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Daniel Crespo Artiaga
- Tribunal
- Presidente del tribunal: amadeu Concustell fargas
- beatrice Ruta (vocal)
- (vocal)
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