Ab initio study of Ni-In-Sn intermetallic phases: thermodynamic properties and comparisons with experiments and CALPHAD-type modeling

S. RAMOS DE DEBIAGGI; C. DELUQUE TORO; N. V. GONZÁLEZ LEMUS; A. FERNÁNDEZ GUILLERMET

Santa Fé

Congreso; Congreso Internacional de metalurgia y Materiales SAM-CONAMET/IBEROMAT; 2014

Sociedad Argentina de Materiales

Los métodos ab initio representan una herramienta valiosa para caracterizar la termodinámica de diversos tipos de sustancias. Una aplicación atractiva de estos métodos es el desarrollo de bases de datos termodinámicos para emplear en cálculos fenomenológicos (del tipo CALPHAD) de diagramas de fase utilizando el denominado "compound energy formalism" (CEF) [1] para el tratamiento de fases intermetálicas complejas (FIs). El CEF requiere conocer las propiedades de compuestos estables, no-estables e hipotéticos: los llamados compuestos extremos (EMCs: end-member-compounds). En este trabajo utilizamos técnicas ab initio para producir información necesaria para el modelado CEF de una fase estequiométrica clave, la llamada Ni2In con estructura hP6. La estabilidad de esta fase en el sistema Ni-In ha sido descripta utilizando un modelo CEF donde los átomos de Ni, In y sitios cristalinos vacantes ("Va") se distribuyen en tres subrredes [2]: (Ni)1(Ni,Va)1(In,Ni)1, elegidas según las subrredes cristalográficas. Para describir esta fase en el sistema Ni-In-Sn este modelo fue modificado según [3]: (Ni,Va)1(Ni,Va)1(In,Sn)1. Utilizando la notación CEF standard estos EMCs son descriptos como: Ni:Ni:In ("Ni2In"), Ni:Ni:Ni ("Ni3"), Ni:Va:In ("NiIn") and Ni:Va:Ni ("Ni2"). El modelo del ternario requiere, además, los EMCs descriptos por Ni:Ni:Sn ("Ni2Sn"), Ni:Va:Sn ("NiSn"), Va:Ni:In ("NiIn"), Va:Ni:Sn ("NiSn"), Va:Va:In ("In") y Va:Va:Sn ("Sn"). Mediante cálculos ab initio determinamos la energía de formación, los parámetros de red y el volumen de la celda de los EMCs generados por estos modelos, analizando las tendencias obtenidas en función de los cambios en la estructura electrónica. Discutimos el posible uso de métodos teóricos para complementar las optimizaciones termodinámicas de los modelados CALPHAD con información obtenida ab initio. [1] M.Hillert, J.Alloys Compd. 320 (2001) 161. [2] P.Waldner et al., Z.Metallkd. 93 (2002) 825. [3] A.Zemanova et al., CALPHAD 39 (2012) 111.