Компьютерное моделирование деформации и разрушения нановолокон интерметаллида сверхструктуры L12(M)NI3AL

• Автор: Синица, Никита Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 196 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
I. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О НАНОВОЛОКНАХ И ДЕФОРМАЦИИ НАНОВОЛОКОН. С ВНЕДРЕННЫМИ ДЛИННОПЕРИОДИЧЕСКИМИ ДЕФЕКТАМИ
1Л. Свойства и применение нановолокон
1Л Л. Промышленное производство наноматериалов и получение
композитов на их основе
1Л .2. Методы экспериментальных и компьютерных исследований
наноматериалов
1Л .3. Обзор методов компьютерного моделирования
1.2. Деформация нановолокон и виды дефектов, возникающих во
время деформации
1.2Л. Нульмерные дефекты
1.2.2. Одномерные дефекты
1.2.3. Роль дислокаций в процессах структурной перестройки во время деформации
1.2.4. Двумерные дефекты
1.2.5. Изучение влияния свободной поверхности на свойства нанообъектов
1.2.6. Исследование влияния двойников на деформационные свойства нановолокон
1.2.7. Трехмерные дефекты
1.3. Длиннопериодические структуры и сверхструктуры
1.3.1. Мартенситные превращения
1.3.2. Антифазные границы в длиннопериодических структурах
1.3.3. Исследования формирования длиннопериодических сверхструктур

1.3.4. Формирование длиннопериодических сверхструктур в процессе деформации
1.3.5. Кинетика разрушения длиннопериодических сверхструктур..
1.3.6. Существование длиннопериодических сверхструктур в различных условиях
1.4. Постановка задачи
II. МОДЕЛЬ КОМПЬЮТЕРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Построение компьютерной модели деформации
длиннопериодических структур
2.1.1 Описание метода молекулярной динамики
2.1.2. Выбор потенциалов межатомного взаимодействия
2.1.3. Методика термостабилизации нановолокна
2.1.4. Описание использованной модели термического всестороннего расширения нановолокна
2.1.5. Описание модели граничных условий и жестких захватов
2.1.6. Выбор температуры компьютерного эксперимента
2.2. Внедрение длиннопериодических АФГ в нановолокна с ориентациями осей растяжения в направлениях <001>, <011> и <111>
2.2.1. Выбор размера нановолокна и соотношения длина-диаметр
2.2.2. Нановолокна с внедренными длиннопериодическими АФГ в направлении <001 >
2.2.3. Нановолокна с внедренными длиннопериодическими АФГ в направлении <011>
2.2.4. Нановолокна с внедренными длиннопериодическими АФГ в направлении <111>
2.3. Используемая методика анализа и визуализаторы атомной структуры
2.3.1. Количественные оценки и расчеты структурноэнергетических превращений вблизи ДС

2.3.2. Описание применяемых в работе визуализаторов атомной структуры
III. ВЛИЯНИЕ ПЛАНАРНЫХ ДЕФЕКТОВ НА СТРУКТУРНОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ОДНООСНОЙ ДЕФОРМАЦИИ НАНОВОЛОКОН ИНТЕРМЕТАЛЛИДА №3АЬ
3.1. Деформация нановолокон в направлении <001 >
3.2. Деформация нановолокон в направлении <011>
3.3. Деформация нановолокон в направлении <111>
IV. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ, ПРОИСХОДЯЩИХ В ПРОЦЕССЕ ДЕФОРМАЦИИ ДЛИННОПЕРИОДИЧЕСКИХ СТРУКТУР
4.1. Деформация нановолокон, содержащих ДС, в направлении <001>
4.1.1. Влияние периода антифазности на механизмы деформации, происходящие в нановолокнах, содержащих ДС
4.1.2. Влияние периода антифазности на временные интервалы стадий деформации
4.1.3. Влияние периода антифазности на предел текучести нановолокон №3А1, содержащих ДС
4.2. Деформация нановолокон, содержащих ДС, в направлении
<011>
4.2.1. Влияние периода антифазности на механизмы деформации, происходящие в нановолокнах, содержащих ДС
4.2.2. Влияние периода антифазности на временные интервалы-стадий деформации
4.2.3. Влияние периода антифазности на предел текучести нановолокон М3А1, содержащих ДС

деформации 5-8 %, что типично для большинства сплавов с эффектом памяти формы. Авторы показали, что явление эффекта памяти формы в Си существует только на наномасштабном уровне. Оно связано с обратимостью переориентации кристаллической решетки вследствие высокого внутреннего давления, порожденного высоким давлением на поверхности. Было обнаружено, что ГЦК металлы с высокой способностью к двойникованию (как медь, золото, никель) обнаруживают эффект памяти формы, а ГЦК металлы с низкой способностью к двойникованию (как алюминий) такого эффекта не обнаруживают.
В [43, 45] обнаружено, что нановолокна меди, с ориентациями осей растяжения <100> и <110>, с неквадратным основанием, имеют низкий предел текучести. Авторами отмечено, что для разрушения необходима небольшая величина относительной деформации. В исследуемых образцах во время деформации наблюдалось двойникование. Таким образом, было показано, что форма нановолокна может влиять на механические свойства. В результате исследований было обнаружено, что предел текучести уменьшается с уменьшением размера нановолокна и увеличивается с увеличением скорости деформации. Кроме того, при увеличении скорости деформации повышалась пластичность. В работе было продемонстрировано изменение механизма структурно-энергетических превращений во время деформации после изменения размера образца и скорости деформации. В нановолокнах с небольшим сечением (диаметром до нескольких параметров решетки) во время деформации наблюдалось как двойникование, так и скольжение. В нановолокнах с большими сечениями (10-20 параметров решетки) пластическая деформация сопровождалась в первую очередь скольжением. При снижении скорости деформации в структурно-энергетических превращениях наблюдался переход от одновременного сочетания двойникования и скольжения к последовательному скольжению вдоль четко определенных (плотно упакованных) плоскостей скольжения.