Компьютерное моделирование термоактивируемой структурной перестройки в бикристалле Ni-Al

• Автор: Денисова, Наталья Федоровна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 169 с. : ил.

ф ВВЕДЕНИЕ
I. МЕТОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ОБРАЗОВАНИЯ
ИНТЕРМЕТАЛЛИДОВ В СИСТЕМЕ 1Ч1-АЬ
» 1.1. Система №-А1
1.2. Диффузия
1.3. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС)
1.4. Компьютерный эксперимент. Методы компьютерного моделирования
в физике твёрдого тела
1.4.1 Масштабные уровни исследования в физике твёрдого тела
® 1.4.2 Обзор некоторых результатов компьютерного моделирования
на микроскопическом атомном уровне
1.5. Постановка задачи
II. ПОСТРОЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ

2.1. Описание модели
2.2. Выбор потенциалов для описания межатомного взаимодействия
А 2.3. Структурные характеристики системы и способы визуализации
2.4. Эксперименты по тестированию температуры начала диффузионных
процессов в структуре чистых металлов
• III. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАСТВОРЕНИЯ
КОМПОНЕНТОВ В СИСТЕМЕ №-А1
3.1 Растворение наночастиц А1 идеально-симметричной шестиугольной
формы разного размера в никелевой матрице
3.2. Зависимость скорости полного растворения частиц от температуры и
времени компьютерного эксперимента
3.3. Влияние точечных дефектов на процесс растворения частицы А1

-х 3.4. Влияние одиночной бивакансии на начало диффузионных процессов

в бикристалле №+А1
Ф 3.5. Влияние формы внедренной частицы А1 на начала диффузионных
процессов
IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ В СИСТЕМЕ Ш-АЬ С КОНЦЕНТРАЦИЕЙ КОМПАНЕНТОВ, СООТВЕТСТВУЮЩИХ ФАЗАМ М3АЬ И МАБ
4.1. Исследование процессов перестройки бикристалла №+А1, содержащего 30% и 50% атомов А1
4.2. Исследование растворения частицы А1 в № матрице в зависимости от времени импульсного разогрева
® 4.3. Исследование растворения частицы А1 в № матрице при циклических
процессах импульсного разогрева с закалкой в зависимости от
времени компьютерного эксперимента
1 4.4. Исследование растворения частицы А1 в № матрице в процессе
Л импульсного разогрева в нарастающей серии динамических
экспериментов в зависимости от времени
V. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОРАСТВОРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ СМЕСИ, ПРЕДСТАВЛЯЮЩЕЙ СОБОЙ N1 МАТРИЦУ И ЧАСТИЦУ АЬ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ
® 5.1. Исследование изменения структуры сплава в процессе динамических
экспериментов
5.2.Исследование изменения структуры сплава в процессе механоактивирующей обработки
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

В настоящее время в промышленности, на транспорте, в быту применяются новейшие материалы: пластмассы, керамика, стекло, композиты. Однако доля применения металлов и сплавов не уменьшается, так как в таких областях, как военная, авиационная и космическая промышленность, когда техника призвана работать в условиях высоких скоростей, перепадов высоких и низких температур, агрессивных сред, ударных нагрузок, применяемые материалы должны обладать высокой удельной прочностью, жаростойкостью и теплопроводимостью и рядом специальных свойств, то есть применение металлов и сплавов не уменьшается. Среди групп металлов и сплавов важную роль в качестве практического применения, как конструкционные или жаропрочные сплавы играют упорядоченные сплавы и интерметаллиды. Одной из самых главных особенностей этих сплавов является положительная температурная зависимость предела текучести; особенно это свойство, проявляется в системе №-А1. Получение таких соединений из реагентов может происходить при синтезе сжиганием, или самораспространяющемся высокотемпературном синтезе (СВС), - новая технология получения материалов, основанная на прямом синтезе неорганических соединений в экзотермических реакциях между химическими элементами [1]. Аналогичные процессы происходят при механоактивирующей обработке смеси микропорошков А1 и №. Реагенты в СВС процессах используются в виде тонкодисперсных порошков, тонких пленок, жидкостей и газов. Исследование динамики СВС и фазообразования при синтезе на микроскопическом (атомном) уровне в реальных экспериментах, является трудной задачей. В первую очередь это связано с высокими скоростями и температурами реакции СВС.
Решение подобных вопросов с помощью реальных экспериментов в настоящее время представляется возможным проводить лишь косвенно, причем приходится учитывать те или иные побочные явления, которые

В работе [140] для описания межатомных связей в металлах и сплавах с ГЦК решеткой энергия кристалла выражается соотношением:
Е = ~^<р(п) + и, + и,
f q-q/ +u2 f n-n0)

к y l <
9>(п) = V4 + во + V + B2f2 + V 5 при г - гл и rtn)
(2.16)
(2.17)
При г >гл , где ГА -радиус обрезания потенциала, расположенный на половине расстояния между третьей и четвёртой координатными сферами. Параметры {(/, } и {ву} находятся путём решения системы уравнений:
дЕ(О0)
£(П0)= -Uc-,
де,-
1 дгЕ(П0)'
п0 деи
1 д2Е(П0)^ Q0 dsndsu

1 32Е(П „), Q0 де?2
(2.18)
где t/- энергия сублимации, |sÿ}-деформации.
Приведённые выше два последних метода построения потенциалов фактически дают попытку учёта вклада многочастичного взаимодействия. В [141] предлагается эмпирическая процедура построения многочастичного потенциала, учитывающая конфигурационную энергию d-электронов. Полная энергия представляется в виде:
UN = -Af(p) a=2>(*#),
J (2.19)
где А- положительная константа. Функция Ф может иметь различные
интерпретации; мера локальной плоскости состояний на узле i. Модули упругости записываются в виде:
г 1 л ^[(ф^-ф'(0/г„,)]
11 2Q„ | ГИ2«)2Ю2 J П -1 А2«)2(^)2 J ‘
г 1 yf(Æ)-^'(rJ/rm)l у[(фЧр-ф,(0/о1
12 2Q^{ ги2(хГ)2(х“)2 J El „ | /-j«)2«)2 J ' °
(2.20)
(2.21)