Comprensión mecanicista de las energías de formación de vacantes en aleaciones concentradas FCC a partir de cálculos DFT

Debido a las simetrías químicas y de red, los metales puros tienen valores únicos de propiedades como la energía de formación de vacantes (E v f). Sin embargo, las aleaciones concentradas, que constan de múltiples elementos en grandes proporciones distribuidos aleatoriamente en una red cristalina, tienen un rango de E v f debido a diversos entornos de vecinos más cercanos (NN). Si bien estudios anteriores han ilustrado una correlación entre la química de NN y E v f, en este trabajo, utilizando cálculos de teoría de funcionales de densidad (DFT), damos un paso adelante y mostramos que el volumen atómico y la electronegatividad también tienen un efecto significativo en E v f. Específicamente, mostramos que un mayor volumen atómico aumenta E v f. Además, la ganancia de carga debido a una mayor electronegatividad de un átomo central también aumenta E v f. Encontramos que tales mecanismos pueden conducir a variaciones muy grandes de E v f, a veces más de 1 eV. El estudio se realiza en aleaciones modelo FCC que incluyen Ni-Cu binario, Cu-Au, Ag-Au y Ni-Cu-Au ternario. Mostramos que los principios fundamentales observados en binarios se traducen en ternarios. Estas observaciones serían útiles en el diseño y desarrollo de aleaciones concentradas para aplicaciones a alta temperatura.