Атомные конфигурации в аморфных конденсированных средах

• Автор: Пашнева, Татьяна Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 128 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 .Ближний и средний порядок в жидкостях и некристаллических твердых телах

1.2.Моделирование атомной структуры некристаллического состояния

1.2.1 .Микрокристаллические модели

1.2.2.Модели случайно плотноупакованных структур

1.2.3.Модели непрерывной неупорядоченной сетки

1.2.4.Квазикристаллические модели

1.2.5.Модель Гаскелла

1.2.6.Дислокационные модели

1.2.7.Кластерные модели аморфных структур
1.2.8.Атомные модели квазикристаллов
1.3.Двухуровневая модель металлических стекол
1.3.1.Построение структурных моделей ДУС
1.3.2.Модели, развиваемые на основе ДУС
1.4.Внутреннее трение в аморфных материалах
ГЛАВА 2. АТОМНОЕ СТРОЕНИЕ ОДНОКОМПОНЕНТНЫХ АМОРФНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ ТВЕРДЫХ ШАРОВ
2.1.Элементарные многогранники
2.2.Атомное строение жидкости в модели твердых шаров
ГЛАВА 3. АТОМНАЯ СТРУКТУРА АМОРФНОГО СОСТОЯНИЯ ОДНОКОМПОНЕНТНОГО ВЕЩЕСТВА
3.1. Постановка задачи
3.2. Геометрическое моделирование неупорядоченной структуры
3.3. Заключение
ГЛАВА 4. АТОМНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕЛАКСАЦИИ В АМОРФНЫХ ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
4.1.Постановка задачи
4.2.Модельные представления двухъямных конфигураций
4.2.1.Четырехатомные ДУС
4.2.2.Пятиатомные ДУС
4.2.3.Шестиатомные ДУС
4.2.4.Семиатомные ДУС
4.3.Основные результаты и их обсуждение
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Аморфные металлические материалы привлекают в последнее время большое внимание исследователей из-за их свойств. Высокая твердость тонкопленочных покрытий, коррозионная устойчивость стимулируют развитие как прикладных исследований в этой области, так и поиск физических моделей, на основе которых можно было бы объяснить и предсказать свойства аморфных металлических материалов. Исследования в этой области помогают понять природу конденсированного состояния вещества и, в частности, структуру и свойства некристаллических веществ.
Развитие представлений о структуре неупорядоченного конденсированного состояния вещества показало, что одной из важнейших задач является поиск структурных элементов, ответственных за те или иные свойства материала. Анализ существующих данных демонстрирует близость характера дифракционных картин аморфного, жидкого и нанокристаллического состояний. Ближний порядок для разных типов упорядочения материала практически не изменяется. «Поэтому при модельном описании ... дискутируется вопрос, какими конфигурациями атомов может быть описана структура» [1]. В настоящее время нет общепринятого ответа на этот вопрос. Одним из важнейших аспектов данного направления остается поиск характерных топологических и геометрических особенностей атомной структуры, отличающих различные типы структурной организации вещества.
Физические свойства аморфных материалов, их технологические и эксплуатационные характеристики различных изделий существенным образом определяются аморфностью атомного строения твердых тел этого класса.
Понимание аналогичной связи структура - свойство важно и для кристаллических твердых тел, и задача о ее нахождении в каждом конкретном случае является актуальной и в физике кристаллов. Параметры периодической структуры экспериментально измеряются методами рассеяния рентге-

шести индексов Миллера. В качестве базиса обратной решетки можно взять шесть векторов, соединяющих центр икосаэдра с его вершинами. В указанном базисе обратная решетка может быть простой, объемноцентрированной или гранецентрированной шестимерной гиперкубической решеткой. По аналогии с кубическими кристаллами икосаэдрические квазикристаллы, обладающие такими обратными решетками, получили название простого, гране-центрированного и объемноцентрированного соответственно. В работе [55] рассматривается фазовый переход из простого икосаэдрического квазикристалла (или его аппроксиманта) в гранецентрированный икосаэдрический квазикристалл (или его аппроксимант).
В заключении раздела отметим, что анализ моделей, предложенных к настоящему времени, показывает, что они во многом подобны [11,18,56]. Сходство между микрокристаллической и кластерной моделью заключается в существовании некоторых структурных единиц, различных по своему атомному строению и топологии. В микрокристаллической модели используются кристаллические многогранники, соединенные друг с другом в кристаллиты малых размеров таким же образом, как и в макроскопических кристаллах. Дислокационно - дисклинационную модель аморфного состояния вещества можно рассматривать как развитие микрокристаллической модели, в которой наряду с кристаллическими многогранниками используются многогранники, возникающие в ядрах дислокаций и дисклинаций.
В моделях аморфного состояния вещества с ненаправленными химическими связями используется более широкий набор различных многогранников, таких как многогранники Бернала, Гаскелла, Франка-Каспера.
Для описания атомной структуры материалов, для которых характерно наличие направленных химических связей, используются модели непрерывной неупорядоченной сетки и различные кластерные модели. Проблема выбора набора атомных кластеров, необходимого для правильного описания аморфной структуры конкретного вещества, решается на основе знаний кри-