Estudio Comparativo de cálculos semiempíricos y ab-initio en el sistema Fe-C

S. SIMONETTI; G. BRIZUELA; A. JUAN

Bahia Blanca

Congreso; Congreso Argentino de Ingenieria Mecánica; 2008

UNSur-Dpto. de Ing.

Fenómenos como las reacciones gas-sólido, la corrosión, la catálisis, la difusión superficial, la recristalización, la adhesión, la fricción, etc. son influenciadas por la presencia indeseable de impurezas adsorbidas sobre la superficie. Particularmente, los átomos de carbono como impurezas son frecuentes en los aceros y pueden causar influencias drásticas en las propiedades del hierro así como establecer fuertes interacciones con los defectos presentes en el material. La estructura electrónica de dos átomos de carbono en la región cercana a una vacancia en Fe bcc fue analizada utilizando cálculos semi-empíricos basados en el método de orbitales moleculares de Superposición Atómica y Delocalización Electrónica (ASED) y cálculos ab/initio basados en la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT). Para simular el sistema utilizando el método ASED se diseñó una celda constituida por 125 átomos de Fe, mientras que los cálculos DFT se ejecutaron en una celda constituida por 14 átomos de Fe. Los átomos de carbono fueron localizados en su posición de mínima energía. Con ambas metodologías, la posición más estable para los átomos de carbono en la zona de la vacancia se encontró en la región cercana a los sitios octaédricos primeros vecinos; y a 1.23 Å y 0.96 Å del centro de la vacancia, utilizando la metodología ASED y DFT respectivamente. En los resultados obtenidos con ambos métodos, se observaron cambios en la estructura electrónica de los átomos de Fe cercanos a la vacancia cuando los átomos de carbono se encuentran presentes. Se produce un debilitamiento del enlace Fe-Fe como consecuencia de la formación del enlace Fe-C. La interacción Fe-C ocurre principalmente a través del orbital 4s de Fe, con menor participación de los orbitales 4p y 3d del Fe. Pudo observarse una transferencia de carga a los átomos de carbono desde los átomos de Fe primeros vecinos. Para la distancia C-C de 1.46 Å existe un enlace entre los átomos de carbono. Pudo observarse que la interacción Fe-C es más fuerte que la interacción C-C. Pudo corroborarse una buena concordancia entre los resultados obtenidos con ambas metodologías.