Desenvolvimento de potenciais empíricos para ligas Fe-Si
Os aços são a principal classe de ligas metálicas para aplicações estruturais, desde a construção civil até componentes de alto desempenho como os vasos de pressão de reatores nucleares (RPVs). Suas propriedades são otimizadas por elementos de liga como o silício (Si), que influencia a resistência mecânica e à corrosão. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de potenciais interatômicos do tipo Embedded Atom Method (EAM) para ligas binárias Fe-Si com baixas concentrações de silício, suprindo a escassez de potenciais empíricos capazes de descrever a influência do silício em ligas ferrosas. Foram realizados cálculos de primeiros princípios utilizando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) implementada no pacote Quantum Espresso. As simulações envolveram supercélulas cúbicas de ferro com defeitos pontuais — átomos de silício substitucionais, lacunas e suas combinações — cujas energias de interação e distâncias interatômicas serviram como dados no processo de ajuste dos parâmetros de potenciais EAM. Dois potenciais EAM foram ajustados utilizando a heurística de otimização global chamada Simulated Annealing, acoplado ao pacote LAMMPS. Os resultados obtidos com os potenciais empíricos após a otimização mostraram boa concordância com os dados de teste obtidos por DFT, de modo que a transferabilidade dos potenciais foi considerada satisfatória, sendo particularmente destacada no caso do Potencial 1. Adicionalmente, verificou-se a estabilidade da estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) em simulações com defeitos estendidos. Assim, os resultados validam o protocolo para o sistema Fe-Si, e também demonstram que a metodologia pode ser estendida com baixo custo computacional para suprir a carência de potenciais para outras ligas de importância tecnológica, partindo-se de modelos já existentes para suas matrizes metálicas puras.