Estudio Monte Carlo del bloqueo de los sitios intersticiales fcc de las soluciones sólidas FeX (X=C, N)

DESIMONI, JUDITH; LANERI, KARINA; ZARRAGOICOECHEA, GUILLERMO J.; FERNÁNDEZ GUILLERMET, ARMANDO

Mar del Plata

Taller; 8º Taller Regional de Física Estadística y sus Aplicaciones a la Materia Condensada TREFEMAC'10; 2010

Universidad de Mar del Plata

Las propiedades termodinámicas de las soluciones sólidas diluidas Fe-C y Fe-N han objeto de continuo interés debido a su importancia en el entendimiento de la física, química y metalurgia defundiciones y aceros. En particular se ha puesto considerable esfuerzo en el desarrollo de métodos experimentales y teóricos para caracterizar la distribución de los átomos de soluto (X = C, N) en los sitios intersticiales de la estructura de la fase fcc de alta temperatura. La aproximación básica a la termodinámica de estas fases intersticiales se basa en distinguir dos subredes, una para los átomos de Fe y otra para la mezcla de átomos de soluto y sitios intersticiales octaédricos vacantes. Los átomos de Fe forman un arreglo compacto fcc y los átomos de soluto ocupan un número limitado de intersticios situados en el centro y en el punto medio de los lados de las caras de la celda unidad, siendo estas dos posiciones cristalográficas equivalentes. El número de sitios octaédricos por átomo de Fe es uno. En el presente trabajo se utilizó la aproximación cuasi-química (ACQ) a la termodinámica estadística de fases intersticiales junto con simulaciones Monte Carlo (SMC) para estudiar los denominados efectos de bloqueo que se supone que causan los átomos de soluto sobre los sitios intersticiales vecinos, y que han dado origen a diversos modelos fenomenológicos del comportamiento de estas fases. Utilizando el método MC con una energía de formación de pares X-X (X= C,N) evaluada mediante la ACQ de mediciones de la actividad termodinámica del soluto X, se determinó entre otras cantidades de interés - el número medio de sitios intersticiales vacantes en función de la concentración. Con esta información se realizó un tratamiento teórico y un análisis crítico de los parámetros que en la literatura se ha propuesto para describir los efectos de bloqueo. Específicamente, el presente estudio muestra cómo las SMC pueden ser utilizadas para fijar límites para los valores máximo y mínimo admisibles de los parámetros que representan el número de sitios intersticiales bloqueados por cada átomo de C o de N, los cuales han sido frecuentemente utilizados en la literatura dedicada a la termodinámica de las soluciones sólidas Fe-C y Fe-N, respectivamente.