Modelling of equilibrium atomic configuration in Fe-Pt intermetallic compound by means of the Monte Carlo simulations

Celem pracy licencjackiej było wymodelowanie równowagowej konfiguracji atomów w związku międzymetalicznym Fe-Pt i wyznaczenie w nim równowagowego stężenia wakancji. Zadanie zostało zrealizowane dzięki symulacjom Monte Carlo układu trójskładnikowego półotwartego – wykorzystano algorytm SGCMC typu Metropolisa. Model układu Fe-Pt z wakancjami zakładał, że mamy do czynienia ze sztywną siecią. W opisie oddziaływań między składnikami układu użyto potencjałów typu ABOP, natomiast parametrami zewnętrznymi nałożonymi na układ były temperatura oraz względne potencjały chemiczne żelaza i platyny. Do praktycznej realizacji zadania użyto programu ALPHARD (http://sourceforge.net/projects/alphard/), a symulacje przeprowadzono na klastrze obliczeniowym Zeus w ACK CYFRONET. Sześcienna próbka, na którą zostały nałożone periodyczne warunki brzegowe, zawierała 37 044 węzłów sieci. Symulacje prowadzono w dwóch temperaturach (743K oraz 1500K) oraz dla trzech różnych stechiometrii układu, w zakresie występowania nadstruktury L10. Równowagowe stężenie wakancji, jak również stopień uporządkowania struktury wyznaczono za pomocą całkowania termodynamicznego. Wyniki okazały się zgodne z danymi eksperymentalnymi.The aim of this Bachelor thesis was to determine the equilibrium configuration of atoms and equilibrium concentration of vacancies in Fe-Pt intermetallic compound. The task was realised by means of the Monte Carlo simulation technique for Semi Grand Canonical Ensemble – SGCMC Metropolis-type algorithm. The rigid-lattice model of the ternary system (Fe-atoms, Pt-atoms and vacancies) was considered. To describe interatomic interactions the ABOP-type potentials were used. The external parameters describing the system were temperature and relative chemical potentials of Fe and Pt. The simulations were performed by means of ALPHARD program (http://sourceforge.net/projects/alphard/), run on the Zeus cluster (ACK CYFRONET). The cubic sample with periodic boundary conditions imposed consisted of 37 044 atoms. The simulations were performed at two temperatures (743K and 1500K) and for three different stoichiometries in the range where L10 superstructure occurs. The equilibrium concentration of vacancies and the degree of the chemical order in the system was determined by means of thermodynamic integration methods. The results are consistent with the experimental data