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Impact of local structure on melt dynamics in Cu-Ti alloys: Insights from ab initio molecular dynamics simulations

Kreuzer, Lucas. P und Yang, Fan und Meyer, Andreas und Jakse, Noel (2025) Impact of local structure on melt dynamics in Cu-Ti alloys: Insights from ab initio molecular dynamics simulations. Physical Review B, 111, Seite 144107. American Physical Society. doi: 10.1103/PhysRevB.111.144107. ISSN 2469-9950.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.111.144107

Kurzfassung

First-principles based molecular-dynamics simulations have been performed for binary CuxTi1−x (x = 0.31, 0.50, and 0.76) alloys to investigate the relationship between local structure and dynamical properties in the liquid and undercooled melt. The undercooled melts show a pronounced short-range order, majorly a fivefold symmetry (FFS) around the Cu atoms, which competes with bcc ordering. This complex SRO is also reflected in the partial coordination numbers, where mainly a Z12 coordination is present around Cu, which corresponds to an icosahedral ordering. Higher coordination numbers were obtained for Ti compatible with Frank-Kasper polyhedra. The increasing Frank-Kasper polyhedra coordination scenario around Ti impacts the interatomic distances of Ti atoms, which increase with increasing Ti content. The Cu50Ti50 composition exhibits the highest FFS ordering and amount of Frank-Kasper polyhedra, which explains the slowest melt dynamics, found experimentally and in simulations for this composition. Thus, our results suggest that the high undercooling degree originates from the high complexity of the local structure rather than due to the preferred formation of Cu-Ti pairs, as Cu-Ti interactions were found to be weak.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/214387/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Impact of local structure on melt dynamics in Cu-Ti alloys: Insights from ab initio molecular dynamics simulations
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kreuzer, Lucas. PHeinz Maier-Leibnitz-Zentrum, Technische Universität München, Garching, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yang, FanFan.Yang (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Meyer, AndreasAndreas.Meyer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jakse, NoelUniversité Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, SIMaP, Grenoble, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:23 April 2025
Erschienen in:Physical Review B
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:111
DOI:10.1103/PhysRevB.111.144107
Seitenbereich:Seite 144107
Verlag:American Physical Society
ISSN:2469-9950
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Diffusion; liquid structure of alloys; Viscosity; Ab initio molecular simulation
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Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum > Wissenschaftliche Experimente
Hinterlegt von: Yang, Fan
Hinterlegt am:03 Jun 2025 21:58
Letzte Änderung:03 Jun 2025 21:58

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