Meanfield interatomic potential to study the segregation of copper in aluminum using a multiphase angular-dependent potential

• J. M. Recio-López ^[1] ; M. Molinos ^[1] ; M.P. Ariza ^[1]
  1. [1] Universidad de Sevilla

     Universidad de Sevilla

     Sevilla, España

     
• Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 9, 2025, págs. 27-32
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    En pleno siglo XXI, las aleaciones de aluminio (Al) y cobre (Cu) siguen siendo ampliamente utilizadas debido a su elevada resistencia específica, derivada de la baja densidad del aluminio y del aumento de resistencia aportado por el cobre. Sin embargo, estas aleaciones presentan baja resistencia a la corrosión a causa de la segregación de cobre en la matriz de aluminio. Para la descripción de este fenómeno se requiere de modelos atomísticos avanzados capaces de predecir la interacción entre átomos de ambas especies y así obtener información de la evolución del sistema ante la presencia de diferentes defectos puntuales, lineales o superficiales y bajo condiciones termo-químico-mecánicas realistas. Este trabajo establece el fundamento de un modelo atomístico multiescala para estudiar la segregación de cobre en aleaciones basadas en aluminio, teniendo en cuenta una aproximación de campo medio para el potencial del sistema (potencial termalizado), en el que las interacciones atómicas se han modelado considerando un potencial dependiente de ángulo (PDA), potencial que describe con mayor fidelidad la interacción entre dos átomos diferentes al considerar los efectos introducidos por dipolos y cuadrupolos. Los resultados han sido comparados con datos experimentales o con simulaciones de dinámica molecular (DM) para verificar y validar este potencial.

  • English

    In the current 21st century, aluminum (Al) and copper (Cu) alloys are still widely used due to their high specific strength, derived from the low density of aluminum and the increase of strength provided by copper. However, these alloys exhibit low corrosion resistance because of the segregation of copper in the aluminum matrix. Advanced atomistic models are required for the description of this phenomenon. These models must be capable of predicting the interaction between atoms of both species and thus providing information about the evolution of the system in the presence of different point, linear or surface defects and under realistic thermo-chemo-mechanical conditions. This work establishes the foundation of a multiscale atomistic model to study the segregation of copper in aluminum-based alloys, taking into account a meanfield approximation for the system potential (thermalized potential), in which the atomic interactions have been modeled considering an angular-dependent potential (ADP), which describes more faithfully the interaction between two different atoms when considering the effects introduced by dipoles and quadrupoles. The results have been compared with either experimental data or molecular dynamics (MD) simulations to verify and validate this potential.