Атомные механизмы структурно-энергетических превращений в объеме кристаллов и вблизи границ зерен наклона в ГЦК металлах

• Автор: Полетаев, Геннадий Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 356 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

I. МЕТОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕХАНИЗМОВ ДИФФУЗИИ В МЕТАЛЛАХ

1.1. Теоретические представления о механизмах само диффузии в кристаллах металлов и сплавов
1.2. Образование кластеров точечных дефектов в результате экстремальных воздействий

1.3. Современные представления о структуре и свойствах границ зерен

1.3.1. Теоретические представления о структуре границ зерен

1.3.2. Теоретические представления о диффузии по границам зерен

1.3.3. Динамика структуры вблизи границ зерен в условиях деформации

1.4. Экспериментальные методы исследования диффузии

1.5. Постановка задачи
II. ПОСТРОЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ
2.1. Метод компьютерного моделирования
2.1.1. Стохастический и статический методы
2.1.2. Метод молекулярной динамики
2.1.3. Основные проблемы компьютерного моделирования
2.1.4. Особенности двумерных и трехмерных моделей
2.2. Потенциал межатомного взаимодействия
2.2.1. Обоснование выбора потенциалов межатомного взаимодействия
2.2.2. Построение и апробация потенциалов межатомного взаимодействия
2.3. Методика компьютерных экспериментов. Основные визуализаторы и параметры диффузии
2.4. Распространение локально инициированных упругих волн

III. МЕХАНИЗМЫ САМОДИФФУЗИИ ПРИ РАВНОВЕСНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ
3.1. Расчет равновесной концентрации точечных дефектов
3.1.1. Вакансии, бивакансии и тривакансии
3.1.2. Вакансионные кластеры
3.1.3. Межузельные атомы и пары Френкеля
3.2. Динамические коллективные атомные смещения
3.3. Механизмы самодиффузии в ГЦК кристаллах
IV. АГРЕГАТИЗАЦИЯ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ
4.1. Вакансионные кластеры в ГЦК металлах
4.1.1. Стабильность вакансионных кластеров
4.1.2. Трансформация структуры в обедненных зонах
4.1.3. Взаимодействие тетраэдров дефектов упаковки с точечными дефектами
4.2. Множественные межузельные атомы в ГЦК металлах
V. САМО ДИФФУЗИЯ ПО ГРАНИЦАМ ЗЕРЕН НАКЛОНА
5.1. Построение модели границ зерен наклона
5.2. Распределение напряжений в области границ зерен
5.3. Зависимость энергии границы зерен от угла разориентации
5.4. Основные механизмы диффузии по границам зерен
5.4.1. Исследование механизмов диффузии по границам зерен наклона
<111>
5.4.2. Исследование механизмов диффузии по границам зерен наклона <100>
5.5. Зависимости коэффициента диффузии по межзеренным границам от температуры и угла разориентации зерен
VI. САМОДИФФУЗИЯ В УСЛОВИЯХ ОДНООСНОЙ ДЕФОРМАЦИИ
6.1. Самодиффузия в деформированном ГЦК кристалле

6.1.1. Исследование самодиффузии в двумерных деформированных кристаллах
6.1.2. Исследование самодиффузии в трехмерных деформированных кристаллах
6.2. Самодиффузии по границам зерен наклона в условиях деформации
6.2.1. Динамика атомной структуры вблизи границ зерен наклона при одноосной деформации
6.2.2. Коэффициент зернограничной диффузии в зависимости от деформации
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

границы зерна относительно одной из решеток, т.е. задают направление единичного вектора нормали п к плоскости границы. Угол, показывающий взаимную ориентацию первого зерна и нормали й, то есть ориентацию границы относительно одного из зерен, принято обозначать |3 (рис.1.2). Для описания структуры границы на атомном уровне применяют микроскопические параметры, характеризующие взаимный жесткий сдвиг зерен друг относительно друга при заданной разориентировке зерен и ориентации границы, а также конкретное положение границы относительно узлов кристаллической решетки. Таким образом, к пяти вышеописанным макроскопическим параметрам добавляются три микроскопических: Ях, Яу, Я,
Рассмотренные макроскопические параметры 0 и й определяют многие физические свойства границ зерен и служат основой их классификации. По положению оси разориентации границы зерен можно разделить на границы наклона с осью разориентации, лежащей в плоскости дефекта, и границы зерен кручения с осью разориентации, перпендикулярной плоскости дефекта.
Границы зерен наклона и кручения представляют собой предельные случаи, между которыми расположены смешанные границы зерен, имеющие как компоненты наклона, так и компоненты кручения. В зависимости от ориентации (3 границы зерен наклона делятся на симметричные (0 и р равны) и асимметричные. Каждый тип границ зерен характеризуется собственным набором макроскопических параметров. Кроме того, в различных моделях границ зерен существует деление границ на малоугловые и большеугловые, общие и специальные, периодические и апериодические. Определения и принципы такой классификации границ будут даны ниже при рассмотрении моделей границ зерен.
Статистика разориентации зерен исследовалась во многих работах. Особенно хорошо изучены кубические кристаллы. В частности, распределение границ зерен по разориентировкам исследовалось в металлах с ГЦК решеткой в работах [121-129], с ОЦК решеткой - в работах [121, 125, 130, 131]