<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">blackmet</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Izvestiya. Ferrous Metallurgy</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">0368-0797</issn><issn pub-type="epub">2410-2091</issn><publisher><publisher-name>National University of Science and Technology "MISIS"</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">blackmet-1550</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И АВТОМАТИЗАЦИЯ В ЧЕРНОЙ  МЕТАЛЛУРГИИ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>INFORMATION TECHNOLOGIES AND AUTOMATIC CONTROL IN FERROUS METALLURGY</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Расчет термодинамических характеристик системы Fe-P методом молекулярной динамики</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title></trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-4566-528X</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Маркидонов</surname><given-names>Артем Владимирович</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Кафедра естественнонаучных дисциплин им. проф. В.М. Финкеля</p></bio><email xlink:type="simple">markavlad@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Лубяной</surname><given-names>Дмитрий Анатольевич</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">lubjanoy@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Коваленко</surname><given-names>Виктор Викторович</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">vikt.kowalencko@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-3"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Старостенков</surname><given-names>Михаил Дмитриевич</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">genphys@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-4"/></contrib></contrib-group><aff xml:lang="ru" id="aff-1"><institution>Сибирский государственный индустриальный университет&#13;
Филиал Кузбасского государственного технического университета имени Т.Ф. Горбачева в г. Новокузнецке&#13;
Новокузнецкий институт (филиал) Кемеровского государственного университета</institution><country>Russian Federation</country></aff><aff xml:lang="ru" id="aff-2"><institution>Филиал Кузбасского государственного технического университета имени Т.Ф. Горбачева в г. Новокузнецке</institution><country>Russian Federation</country></aff><aff xml:lang="ru" id="aff-3"><institution>Сибирский государственный индустриальный университет</institution><country>Russian Federation</country></aff><aff xml:lang="ru" id="aff-4"><institution>Алтайский государственный технический университет имени И.И. Ползунова</institution><country>Russian Federation</country></aff><pub-date pub-type="collection"><year>2019</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>14</day><month>12</month><year>2022</year></pub-date><volume>62</volume><issue>9</issue><elocation-id>1550</elocation-id><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Маркидонов А.В., Лубяной Д.А., Коваленко В.В., Старостенков М.Д., 2019</copyright-statement><copyright-year>2019</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Маркидонов А.В., Лубяной Д.А., Коваленко В.В., Старостенков М.Д.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Маркидонов А.В., Лубяной Д.А., Коваленко В.В., Старостенков М.Д.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1550">https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1550</self-uri><abstract><p>Проблема дефосфоризации железоуглеродистых сплавов является актуальной для металлургической отрасли, так как высокая концентрация фосфора способствует появлению целого ряда крайне нежелательных явлений. Решению этой проблемы посвящено множество экспериментальных работ, но справиться с ней окончательно до сих пор не удалось. Любые натурные эксперименты, направленные на исследование процесса удаления фосфора, требуют немалых материальных и временных затрат, но при этом не гарантируют получение нужного результата. Поэтому для поиска новых подходов к разрешению обозначенной проблемы гораздо рациональнее использование методов численного моделирования с привлечением вычислительных возможностей современных компьютеров. В настоящее время компьютерные эксперименты являются таким же признанным методом исследования как теоретическое исследование и реальный эксперимент. Для изучения поведения атомов фосфора в железе с помощью численного эксперимента необходимо построить расчетную модель и апробировать ее путем вычисления различных характеристик, значения которых заранее известны. В качестве метода компьютерного моделирования в данной работе был выбран метод молекулярной динамики. С помощью данного метода можно проводить эксперименты с заданными скоростями атомов и описывать динамику исследуемых процессов в реальном времени. Для описания межчастичного взаимодействия использовался потенциал, рассчитанный в рамках метода погруженного атома. Исследование проводилось на расчетной ячейке, имитирующей кристалл α-железа с атомами замещения фосфора. Построенная модель продемонстрировала удовлетворительные результаты при вычислении известных характеристик моделируемой системы. Были установлены зависимости изменения  таких характеристик как температурный коэффициент линейного расширения, температура плавления, скрытая теплоты плавления и теплоемкость от концентрации атомов замещения фосфора, а также в отдельных случаях от величины приложенного внешнего давления. Расчеты показали, что, например, концентрация фосфора 0.5% приводит к росту среднего теплового коэффициента линейного расширения на 9%, снижению температуры и скрытой теплоты плавления на 5%, а теплоемкости на 7%.</p></abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>кристалл</kwd><kwd>примесь</kwd><kwd>молекулярная динамика</kwd><kwd>потенциал</kwd><kwd>EAM</kwd><kwd>температура</kwd><kwd>давление</kwd><kwd>теплота</kwd><kwd>энтальпия</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="ru">РФФИ, Администрация Алтайского края</funding-statement></funding-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Дауд А.Д., Семин А.Е., Котельников Г.И., Щукина Л.Е. Дефосфоризация хромистых расплавов с использованием оксидов редкоземельных металлов // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2017. Т.60. №1. С.54-59.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Daud A.D., Semin A.E., Kotel'nikov G.I., Shchukina L.E. Dephosphorization of chromium melts using rare earth metal oxides. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Chernaya metallurgiya. 2017, vol.60, no.1, pp.54-59. (In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Робей Р., Уайтхед М. Внедоменная обработка чугуна с учетом конкретных производственных условий // МРТ. Металлургическое производство и технология металлургических процессов. 2014. №1. С.16-24.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Robei R., Uaitkhed M. Introduced treatment of pig iron, taking into account specific production conditions. MRT. Metallurgicheskoe proizvodstvo i tekhnologiya metallurgicheskikh protsessov. 2014, no.1, pp.16-24. (In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Георгадзе А.Г., Гернер В.И., Елашвили М.И., Никифоров П.А., Плетнев А.Н., Смирнов С.А. Условия дефосфоризаци жидкого металла в разливочном ковше // Литье и металлургия. 2012. №3(67). С.117-119.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Georgadze A.G., Gerner V.I., Elashvili M.I., Nikiforov P.A., Pletnev A.N., Smirnov S.A. Conditions for the dephosphorization of the liquid metal in the casting ladle. Lit'e i metallurgiya. 2012, no.3(67), pp.117-119. (In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Starostenkov M.D., Potekaev A.I., Grinkevich L.S., Kulagina V.V., Markidonov A.V. Dynamics of edge dislocations in a low-stability fcc-system irradiated by high-energy particles // Russian Physics Journal. 2017. Т. 59. № 9. P.1446-1453.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Starostenkov M.D., Potekaev A.I., Grinkevich L.S., Kulagina V.V., Markidonov A.V. Dynamics of edge dislocations in a low-stability fcc-system irradiated by high-energy particles. Russian Physics Journal. 2017, vol.59, no.9, pp.1446-1453.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Markidonov A.V., Starostenkov M.D., Smirnova M.V. Self-diffusion process in an FCC crystal caused by the passage of a shock wave // Russian Physics Journal. 2015. Т. 58. № 6. P.828-832.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Markidonov A.V., Starostenkov M.D., Smirnova M.V. Self-diffusion process in an FCC crystal caused by the passage of a shock wave. Russian Physics Journal. 2015, vol.58, no.6, pp.828-832.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Markidonov A.V., Starostenkov M.D., Poletaev G.M. Transformation of nanopores in gold under conditions of thermoactivation and the effects of acoustic and shock waves // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2015. Т.79. №9. P.1089-1092.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Markidonov A.V., Starostenkov M.D., Poletaev G.M. Transformation of nanopores in gold under conditions of thermoactivation and the effects of acoustic and shock waves. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2015, vol.79, no.9, pp.1089-1092.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Markidonov A.V., Starostenkov M.D., Tabakov P.Y. Splitting vacancy voids in the grain boundary region by a post-cascade shock wave // Materials Physics and Mechanics. 2013. Т.18. №2. P.148-155.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Markidonov A.V., Starostenkov M.D., Tabakov P.Y. Splitting vacancy voids in the grain boundary region by a post-cascade shock wave. Materials Physics and Mechanics. 2013, vol.18, no.2, pp.148-155.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Cherkaoui M., Capolungo L. Atomistic and Continuum Modeling of Nanocrystalline Materials: Deformation Mechanisms and Scale Transition. – New York: Springer Science &amp; Business Media, 2010. – 480 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Cherkaoui M., Capolungo L. Atomistic and Continuum Modeling of Nanocrystalline Materials: Deformation Mechanisms and Scale Transition. New York: Springer Science &amp; Business Media, 2010, 480 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Daw M. S., Baskes M.I. Embedded-atom method: Derivation and application to impurities and other defects in metals // Physical Review B. 1984. Vol.29. No.12. P.6443-6453.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Daw M. S., Baskes M.I. Embedded-atom method: Derivation and application to impurities and other defects in metals. Physical Review B. 1984, vol.29, no.12, pp.6443-6453.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Foiles S.M., Baskes M.I., Daw M.S. Embedded-atom-method functions for the fcc metals Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, and their alloys // Phys Rev B. 1986. Vol.33. No.12. P.7983-7991.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Foiles S.M., Baskes M.I., Daw M.S. Embedded-atom-method functions for the fcc metals Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, and their alloys. Physical Review B. 1986, vol.33, no.12, pp.7983-7991.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ackland G.J., Mendelev M.I., Srolovitz D.J., Han S., Barashev A.V. Development of an interatomic potential for phosphorus impurities in α-iron // Journal of Physics: Condensed Matter. 2004. Vol.16. P.2629-2642.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ackland G.J., Mendelev M.I., Srolovitz D.J., Han S., Barashev A.V. Development of an interatomic potential for phosphorus impurities in α-iron. Journal of Physics: Condensed Matter. 2004, vol.16, pp.2629-2642.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ko W.-S., Kim N.-J., Lee B.-J. Atomistic modeling of an impurity element and a metal–impurity system: pure P and Fe–P system // Journal of Physics: Condensed Matter. 2012. V.14. P.225002-225016.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ko W.-S., Kim N.-J., Lee B.-J.  Atomistic modeling of an impurity element and a metal–impurity system: pure P and Fe–P system. Journal of Physics: Condensed Matter. 2012, vol.14, pp.225002-225016.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Andersen H.C. Molecular dynamics simulations at constant pressure and/or temperature // The Journal of Chemical Physics. 1980. Vol.72. No.4. P. 2384-2393.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Andersen H.C. Molecular dynamics simulations at constant pressure and/or temperature. The Journal of Chemical Physics. 1980, vol.72, no.4, pp.2384-2393.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Григорьев И.С., Мейлихов Е.З. Физические величины: справочник. – Москва: Энергоатомиздат, 1991. – 1232 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Grigor'ev I.S., Meilikhov E.Z. Physical quantities: reference book. Moscow: Energoatomizdat, 1991, 1232 p. (In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Belonoshko A.B., Skorodumova N.V., Rosengren A., Johansson B. Melting and critical superheating // Physical Review B. 2006. Vol.73. P.0122011-0122013.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Belonoshko A.B., Skorodumova N.V., Rosengren A., Johansson B. Melting and critical superheating. Physical Review B. 2006, vol.73, pp.0122011-0122013.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Mazhukin V.I., Shapranov A.V., Perezhigin V.E., Koroleva O.N., Mazhukin A.V. Kinetic melting and crystallization stages of strongly superheated and supercooled metals // Mathematical Models and Computer Simulations. 2017. Vol.9. No.4. P.448-456.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mazhukin V.I., Shapranov A.V., Perezhigin V.E., Koroleva O.N., Mazhukin A.V. Kinetic melting and crystallization stages of strongly superheated and supercooled metals. Mathematical Models and Computer Simulations. 2017, vol.9, no.4, pp.448-456.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Yang H., Lu Y., Chen M., Guo Z. A molecular dynamics study on melting point and specific heat of Ni3Al alloy // Science in China. Series G: Physics, Mechanics &amp; Astronomy. 2007. Vol.50. No.4. P.407-413.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Yang H., Lu Y., Chen M., Guo Z. A molecular dynamics study on melting point and specific heat of Ni3Al alloy. Science in China. Series G: Physics, Mechanics &amp; Astronomy. 2007, vol.50, no.4, pp.407-413.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Таблица физических величин: справочник / под ред. акад. И.К. Кикоина. – Москва: Атомиздат, 1976. – 1008 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Table of physical quantities: reference book / pod red. akad. I.K. Kikoina. Moscow: Atomizdat, 1976, 1008 p.   (In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit19"><label>19</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Зайцев И.Д., Зозуля А.Ф., Асеев Г.Г. Машинный расчет физико-химических параметров неорганических веществ. – Москва: Химия, 1983. – 256 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zaitsev I.D., Zozulya A.F., Aseev G.G. Machine calculation of physico-chemical parameters of inorganic substances. Moscow: Khimiya, 1983, 256 p. (In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit20"><label>20</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Зиновьев В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах: справочник. – Москва: Металлургия, 1989. – 384 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zinov'ev V.E. Thermophysical properties of metals at high temperatures: reference book. Moscow: Metallurgiya, 1989, 384 p. (In Russ).</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
