Статистико-геометрический анализ атомной структуры Fe, Co, Ni и Cu в жидком состоянии на основе методов компьютерного моделирования и данных дифракционного эксперимента

• Автор: Киммель, Анна Вячеславовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Глава 1. Методы физического вычислительного эксперимента для исследования свойств жидкостей

1.1 Обзор методов моделирования

1.1.1 Метод Монте-Карло и его разновидности

1.1.2 Метод молекулярной динамики и его разновидности

1.2 Обзор потенциалов для описания межатомного взаимодействия в металлических системах

1.3 Построение Вороного-Делоне

1.3.1 Построение Вороного

1.3.2 Построение Делоне

1.4 Постановка задачи исследований

Глава 2. Моделирование металлических жидкостей, итерационный самосогласованный метод получения потенциалов, статистико-геометрический анализ неупорядоченных структур

2.1 Молекулярно-динамическое моделирование металлических жидкостей

2.1.1 Структурные характеристики
2.1.2 Динамические характеристики
2.2 Итерационный самосогласованный метод получения эффективных потенциалов по
результатам дифракционных данных
2.3 Статистико-геометрический анализ неупорядоченных структур
2.3.1 Метрические и топологические свойства многогранников Вороного
2.3.2 Метрические свойства симплексов Делоне
2.3.3 Пространственные структурные корреляции на сетке Вороного
2.3.4 Пространственные и временные симплициальные корреляционные функции
2.4 Выводы
Глава 3. Моделирование структурных и динамических свойств жидких Ре, Со,
N1 и Си
3.1 Железо
3.2 Кобальт
3.3 Никель
3.4 Медь
3.5 Анализ эффективных потенциалов взаимодействия жидких Ре, Со, N1 и Си
3.6 Выводы
4 Статистико-геометрический анализ молекулярно-динамических конфигураций
жидких Ре, Со, N1 и Си
4.1 Анализ многогранников Вороного
4.2 Анализ симплексов Делоне
4.3 Анализ пространственных и временных корреляционных функций
4.4 Выводы
5 Основные результаты работы
6 Список литературы

Актуальность темы
Исследование структуры жидкости представляет как фундаментальный, так и практический интерес, поскольку при затвердевании предыстория расплава (температура, время изотермической выдержки, режимы термоциклирования и др.) влияет на структурные параметры и свойства получаемой из него твердой фазы. Известные на сегодняшний день экспериментальные данные, полученные как прямыми методами, так и при исследовании структурночувствительных свойств расплавов, указывают на их структурную микронеоднородность в определенном температурном диапазоне [1-16].
Результаты прямых методов исследования структуры жидкости дают представление об интегральном распределении центров рассеяния, в результате чего информация об ее структуре является уже усредненной по объему образца и времени снятии дифрактограммы. С другой стороны, косвенные методы позволяют лишь опосредованно судить об изменении структурных параметров жидкости при изменении внешних условий. В этом случае значительно продвинуться в изучении структуры жидкости позволяют методы компьютерного моделирования. При этом одним из ключевых моментов является выбор потенциалов межионного взаимодействия, что может привести к расхождению между результатами моделирования и эксперимента.
Исследование металлов 3с1 ряда представляет значительный интерес
пространство непрерывно, образуя сетку Делоне.
Оба построения Вороного и Делоне однозначно определяются системой {А} и сами определяют друг друга. Другими словами, получая разбиение Вороного, мы имеем полную информацию о разбиении Делоне и наоборот. Согласно определению, каждая вершина сетки Вороного расположена на одинаковом расстоянии от четырех точек системы. Это означает, что данная четверка лежит на сфере с центром в выбранной вершине. Полученная сфера является пустым шаром, который определяет соответствующий симплекс Делоне. Верно и обратное рассуждение. Центр пустого шара лежит на одинаковом расстоянии от четверки атомов системы {Л.}. Однако эта точка является общей для плоскостей Вороного данной четверки атомов, а поэтому является общей вершиной их многогранника Вороного.
Таким образом, построив сетку Делоне, мы одновременно получаем и сетку Вороного для данной системы. Такие построения называются дуальными, и они являются топологически эквивалентными.