Open Access. Powered by Scholars. Published by Universities.®

Physics Commons

Open Access. Powered by Scholars. Published by Universities.®

Iowa State University

Nikolai A. Zarkevich

Discipline
Publication Year

Articles 1 - 5 of 5

Full-Text Articles in Physics

First-Principles Prediction Of Phase-Segregating Alloy Phase Diagrams And A Rapid Design Estimate Of Their Transition Temperatures, Nikolai A. Zarkevich, Teck L. Tan, Duane D. Johnson Mar 2007

First-Principles Prediction Of Phase-Segregating Alloy Phase Diagrams And A Rapid Design Estimate Of Their Transition Temperatures, Nikolai A. Zarkevich, Teck L. Tan, Duane D. Johnson

Nikolai A. Zarkevich

We calculate the transition temperature versus concentration (Tc vs c) phase diagrams of several phase-segregating alloys [fcc Ca-Sr, Au-Pt, and Rh-(Pd,Cu,Ag,Au)] using a multiscale method combining first-principles calculations and Monte Carlo via the cluster expansion (CE). We study Pd-Rh, with its well-known high-T miscibility gap, to verify the method’s reliability. We predict that Ca-Sr segregates at low temperatures. We then show that a rapid estimate of Tc is obtained from enthalpies analytically derived from a CE, and, using thermodynamic integration, we determine under what circumstances this mean-field estimate is accurate compared to Monte Carlo results ...


Reliable First-Principles Alloy Thermodynamics Via Truncated Cluster Expansions, Nikolai A. Zarkevich, Duane D. Johnson Jun 2004

Reliable First-Principles Alloy Thermodynamics Via Truncated Cluster Expansions, Nikolai A. Zarkevich, Duane D. Johnson

Nikolai A. Zarkevich

In alloys cluster expansions (CE) are increasingly used to combine first-principles electronicstructure calculations and Monte Carlo methods to predict thermodynamic properties. As a basis-set expansion in terms of lattice geometrical clusters and effective cluster interactions, the CE is exact if infinite, but is tractable only if truncated. Yet until now a truncation procedure was not well defined and did not guarantee a reliable truncated CE. We present an optimal truncation procedure for CE basis sets that provides reliable thermodynamics. We then exemplify its importance in Ni3V, where the CE has failed unpredictably, and now show agreement to a range of ...


Предсказание Термодинамики И Упорядочения В Металлических Сплавах Из Первых Принципов, Николай Заркевич Jun 2003

Предсказание Термодинамики И Упорядочения В Металлических Сплавах Из Первых Принципов, Николай Заркевич

Nikolai A. Zarkevich

Кластерные разложения по взаимодействиям все чаще используются для много- масштабного моделирования, сочетающего расчёты электронной структуры из первых принципов и методы Монте-Карло для предсказания термодинамических свойств сплавов. Кластерное разложение – это разложение по базису геометрических объектов (кластеров) на решётке и эффективных межатомных взаимодействий. Кластерное разложение может быть математически точным и бесконечным, но практично только в усечённом конечном базисе. Однако до сих пор процедура усечения базиса не была строго определена и не гарантировала надёжный результат. Мы предлагаем метод оптимального усечения базиса геометрических кластеров, который ведёт к надёжным предсказаниям термодинамики. Далее для примера мы проводим количественный расчёт термодинамических свойств ГЦК сплава Ni3V и показываем ...


Predicted Hcp Ag-Al Metastable Phase Diagram, Equilibrium Ground States, And Precipitate Structure, Nikolai A. Zarkevich, Duane D. Johnson Feb 2003

Predicted Hcp Ag-Al Metastable Phase Diagram, Equilibrium Ground States, And Precipitate Structure, Nikolai A. Zarkevich, Duane D. Johnson

Nikolai A. Zarkevich

Formation energies of a number of hcp-based Ag-Al structures are obtained from ab initio electronic-structure calculations and used within a cluster expansion approach to construct an effective alloy Hamiltonian. Formation energies are found to be inherently asymmetric versus composition, providing an incipient tendency for precipitation in Al-rich alloy. Both ground-state search and Monte Carlo simulations based on the cluster expansion are used to determine the metastable hcp Ag-Al phase diagram. A new equilibrium hcp AgAl ground state is predicted and zero-energy domain boundary defects are found. From thermodynamic results, we discuss the precipitate structure and composition in Al-rich Al-Ag alloys ...


Построение Редуцированного Физического Гамильтониана Для Сферически-Симметричной Гравитации, Николай Заркевич Jun 1996

Построение Редуцированного Физического Гамильтониана Для Сферически-Симметричной Гравитации, Николай Заркевич

Nikolai A. Zarkevich

No abstract provided.