06/M009

Materiales bajo condiciones extremas de presión.
Materials under extreme pressure conditions.

Director: BRINGA, Eduardo Marcial
Correo Electrónico: ebringa@uncu.edu.ar

Integrante: BERTOLDI, Dalia Surena

Resumen Técnico: Materiales bajo condiciones extremas de presión y temperatura pueden comportarse extremadamente distinto que materiales bajo condiciones ambientes. Existe la necesidad de cuantificar este comportamiento para asegurar el desempeño correcto de materiales bajo condiciones extremas y, al mismo tiempo, nuevos materiales con propiedades mejoradas pueden generarse debido a este comportamiento novedoso. Comprender la deformación mecánica de metales a altas velocidades de deformación requiere estudio de la ecuación de estado, propiedades de defectos puntuales, lineares, planares y volumétricos, y el efecto de la velocidad de deformación. Existen numerosos resultados de dinámica molecular (molecular dynamics: MD) de no equilibrio sobre la deformación de metales cúbicos de cara centrada (face centered cubic: fcc), pero casi nada se ha hecho para metales cúbicos de cuerpo centrado (body centered cubic: bcc), o para materiales con carbono, a pesar de su relevancia para aplicaciones tecnológicas. Proponemos llevar a cabo simulaciones de MD a gran escala de deformación a altas presiones y temperaturas, utilizando potenciales de interacción con el método del átomo embebido (embedded atom method: EAM), y de orden de enlace (bond-order). Nuestras muestras computacionales incluirán cristales con defectos y nano-clusters, para imitar condiciones experimentales. Obtendremos la micro-estructura de defectos, incluyendo posibles cambios químicos. Nuestras simulaciones de MD contribuirán a simulaciones a nivel contínuo, ayudando en la conexión de resultados de MD a aplicaciones en ingeniería y astrofísica.

Summary: Materials under extreme pressures and temperatures can behave extremely different from materials under ambient conditions. There is a need to quantify such behavior in order to ensure performance of structural materials under extreme conditions and, at the same time, new materials, with improved properties, could be generated due to this novel behavior. Understanding mechanical deformation of metals at high strain rate requires studies of the equation of state, properties of point, line, planar, and volumetric defects, and effect of loading rate. There are a number of results on non-equilibrium molecular dynamics (MD) simulations of loading of face centered cubic (fcc) metals, but almost nothing has been done for bcc metals or carbon-based materials, despite their relevance for technological applications. We propose to carry out large-scale MD simulations of loading up to high pressures and temperatures, using embedded-atom method (EAM), and bond-order potentials. Our computational samples will include defective crystals and nanoclusters, in order to mimic experimental conditions. We will obtain defect microstructure, including possible chemical changes. Our MD simulations will help continuum-level simulations, aiding in the connection of MD results to engineering and astrophysical applications.