Термодинамика и компьютерное моделирование на атомном уровне металлических систем с наноразмерной структурой

• Автор: Липницкий, Алексей Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 264 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Описание статических и динамических характеристик ГЦК металлов в рамках метода погруженного атома

1.1 Метод погруженного атома

1.2 Межслоевая релаксация и избыточная энергия на поверхностях

ГЦК металлов

1.3 Фононы в объеме ГЦК металлов

1.4 Фононы на поверхностях меди в модели тонкой пленки

1.5 Визуализация атомного строения систем с дефектной структурой

на основе установления локальной топологии связей

ГЛАВА 2. ПЕНТАГОНА ЛЬНЫЕ ЧАСТИЦЫ И КОМПЛЕКСЫ СОБСТВЕННЫХ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ МЕДИ

2.1 Постановка задачи исследования механизма формирования пентагональных частиц из нанокластеров в процессе увеличения
их размеров
2.2 Геометрия и характеристики нанокластеров
2.3 Энергетические характеристики кластеров
2.4 Построение модельных образцов кластеров
2.5 Результаты расчетов энергии кластеров меди
2.6 Формирование пентагональных частиц при увеличении размеров
нанокластеров меди
2.7 Температурные зависимости термодинамических характеристик
комплексов собственных точечных дефектов в меди
2.7.1 Постановка задачи расчета термодинамических характеристик собственных точечных дефектов кристаллической решетки

2.7.2 Определения и методы расчета термодинамических величин дефектов
2.7.3 Квазигармоническое приближение
2.7.4 Геометрия и детали расчета
2.7.5 Результаты и обсуждение
2.7.6 Заключение к результатам исследования комплексов собственных точечных дефектов
Глава 3. Термодинамические характеристики границ зерен и тройных
стыков в поликристаллических и нанокристаллических материалах
3.1 Постановка задачи описания термодинамических характеристик границ зерен и тройных стыков
3.2 Определения термодинамических характеристик границ зерен и тройных стыков
3.3 Следствия из условия термодинамического равновесия тройного стыка границ зерен
3.4 Результаты расчетов энергий границ зерен и тройных стыков в нанокристаллических меди и селене
3.5 Обсуждение результатов расчетов энергий границ зерен и тройных стыков
3.6 Заключение к результатам исследования энергий границ зерен и тройных стыков в нанокристаллических материалах
3.7 Зернограничные напряжения, избыточная энергия и свободный объем в бикристаллах меди
3.7.1 Количественное описание зернограничных напряжений
3.7.2 Геометрия и метод расчета компонент тензора зернограничных напряжений в бикристаллах

3.7.3 Результаты расчетов зернограничных напряжений, энергии границ зерен и свободного объема в бикристаллах меди и обсуждение
3.7.4 Заключение к результатам моделирования бикристаллов
3.8 Зернограничные напряжения в нанокристаллических ГЦК
металлах
3.8.1 Постановка задачи исследования зернораничных напряжений
3.8.2 Метод и детали расчетов зернограничных напряжений в нанокрпсталлической меди
3.8.3 Результаты расчетов зернограгничных напряжений и объема границ зерен
3.9 Заключение к главе
Глава 4. Параметры самодиффузии по границам зерен и тройным стыкам в нанокристаллических металлах
4.1 Постановка задачи исследования параметров диффузии по
границам зерен и тройным стыкам в нанокристаллических материалах
4.2 Описание характеристик диффузии по границам зерен и тройным
стыкам и метод их определения
4.3 Характеристики самодиффузии по межзеренной области из
результатов молекулярно-динамического моделирования нанокристаллическон меди
4.4 Заключение к исследованию самодиффузии по межзеренной
области
Глава 5. Структура и анизотропия энергии межфазных границ в композитах Cu/Nb

поверхностях и в приповерхностных слоях этих металлов [3,4] показали большое влияние релаксации атомного расположения, вызванной образованием точечного дефекта, до 50-60% величины энергии образования, что снижает достоверность предсказания структуры и энергетических характеристик дефектов в тяжелых ГЦК металлах. Для сравнения, аналогичный вклад релаксации для Си, №, А§ составляет 10% и менее. Поэтому также можно ожидать недостаточной точности при описании характеристик тяжелых ГПК металлов с наноразмерной структурой, в свойствах которых атомная структура, энергии образования дефектов и избыточная энергия межфазных границ играет большую роль. Также далее будет отмечено, что приближение МПА плохо описывает частоты фононов в тяжелых ГЦК металлах, а значит и недостаточно для получения достоверных результатов моделирования этих металлов при конечных температурах, особенно в случае наноразмерных объектов, где этот недостаток усиливается недостатками в описании статических характеристик границ раздела. В связи с этим, ограничимся далее рассмотрением только Лц, Си, N1 и Рб.
1.3 Фононы в объеме ГЦК металлов.
На рисунках 1.3-1.6 приведены рассчитанные нами фононные дисперсионные кривые вдоль ряда симметричных направлений объемной зоны Бриллюэна для А§. Си, N1 и Рс1. Здесь же представлены и экспериментальные данные. Как видно из рисунков 1.3 и 1.4, наблюдается отличное количественное согласие рассчитанных нами и экспериментальных фононных дисперсионных кривых для серебра и меди. Максимальные расхождения с экспериментальными данными наблюдаются в граничных точках зоны Бриллюэна и не превышают 4% в случае серебра и 5% в случае меди. Согласие с экспериментально определенными частотами несколько хуже для никеля н палладия (рис. 1.5, 1.6).