Fe-Cr-Al-pinnan hapettumisen simuloiminen semiklassisilla menetelmillä

Abstract

Rauta-kromi-alumiini- ruostumattoman teräksen ominaisuuksia voidaan muuttaa säätämällä seosaineiden suhteellisia konsentraatioita. Al-atomit muodostavat pinnalle oksidikerroksen ja Cr-atomit auttavat Al-atomien pääsyä pinnalle. Jotta ruostumattoman teräksen ominaisuuksia voitaisiin parantaa jatkossakin, pinnan kerroksissa tapahtuvien reaktioiden kulku tulisi ymmärtää paremmin. Pintaa analysoivat kokeelliset menetelmät ovat usein destruktiivisia, mikä saattaa rajoittaa niiden tarkkuutta ja käytännöllisyyttä. Tässä tutkielmassa esitetään aluksi tutkimuksessa yleisesti käytettyjä analysointimenetelmiä, joiden jälkeen käsitellään Python-ohjelmointikielellä tehtyä diskreettiä atomisimulaatiota, joka simuloi ruostumattoman teräspinnan hapettumista Monte Carlo -menetelmällä. Simulaation tavoite oli havainnollistaa pinnalla tapahtuvia prosesseja atomitarkkuudella. Ohjelmasta esitetään toimintaperiaate, tuloksia erilaisilla parametreilla sekä lopuksi parannusmahdollisuuksia jatkotutkimuksia varten.