Изучение на атомарном уровне реакций взаимодействия точечных дефектов с ядром краевой дислокации

• Автор: Туркебаев, Толеу Эдыгенович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Алма-Ата
• Количество страниц: 172 c. : ил

В В Е Д Е Н И Е

Глава I. РЕАКЦИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ С ДИСЛОКАЦИЯМИ И ИХ РОЛЬ В ПРОЦЕССАХ РАДИАЦИОННО-СТИМУЛИРОВАННОЙ ДЕФОРМАЦИИ (ОБЗОР)
1.1. Явления радиационно-стимулированной ползучести и распухания (общая характеристика)

1.2. Теоретические модели радиационно-стимулированной деформации

1.3. Основная, модель радиационно-стимулированной деформации (модель теории скоростей)

1.3.1. Радиационное распухание (континуальное рассмотрение)

1.3.2. Радиационная ползучесть

1.4. Изучение взаимодействия точечных дефектов с краевыми дислокациями методами машинного моделирования

1.5. Выводы и постановка задачи

Глава 2. МЕТОДИКА РАСЧЕТОВ

2.1. Общая схема метода молекулярной динамики для расчета взаимодействия точечных дефектов с дислокацией
2.2. Процедура вычислений
2.3. Построение начальных конфигураций атомов кристаллита при изучении реакций взаимодействия!; дислокации
с точечными дефектами
2.3.1. Построение кристаллита, содержащего точечный дефект
2.3.2. Построение кристаллита, содержащего дислокацию
2.3.3. Способы формирования точечного дефекта в окрестности ядра дислокации
2.4. Расчет энергий связи дислокации с точечными дефектами и определение зон спонтанного захвата точечных дефектов
2.5. Описание пакета подпрограмм "ACTION"
2.6. Тестовые расчеты

Глава 3. РЕАКЦИИ ВЗАЖОДЕЙСТВИЯ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ С ЯДРОМ
КРАЕВОЙ. ДИСЛОКАЦИИ В НЕНАГРУЖЕННЫХ КРИСТАЛЛАХ
3.1. Расчет энергий связи комплекса дислокация-точечный дефект и зон спонтанного захвата точечных дефектов дислокацией
3.1.1. Взаимодействие дислокации с межузельной "гантелью" ОВД
3.1.2. Взаимодействие дислокации с вакансией
3.2. Механизмы захвата точечных дефектов дислокацией
’З.З.' Влияние ориентировки межузельных атомов на их реак-. ции взаимодействия с краевой дислокацией
3.4. Влияние конфигурации межузельных атомов на их реакции взаимодействия с дислокацией, атомные перестройки межузельных атомов вне зоны спонтанного захвата
3.5. Использование результатов машинного моделирования
преимущественного захвата межузельных атомов при вычислении скорости распухания
Глава 4. РЕАКЦИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ С ЯДРОМ
КРАЕВОЙ ДИСЛОКАЦИИ В НАГРУЖЕННЫХ КРИСТАЛЛАХ
4.1. Введение одноосных напряжений в расчетную модель
4.2. Влияние ориентировки внешнего напряжения на взаимодействие точечных дефектов с краевой дислокацией
4.3. Влияние уровня напряжения на взаимодействие точечных дефектов с краевой дислокацией
4.4. Использование результатов машинного моделирования
при вычислении скорости радиационной ползучести
ЗАКЛЮЧЕЕИ Е
Приложение
Примечание
Литература

Прогнозирование поведения конструкционных материалов в условиях интенсивного облучения высокоэнергетическими частицами с целью улучшения их радиационной стойкости является важнейшей задачей радиационной физики твердого тела. От решения поставленной задачи во многом зависит дальнейший прогресс в развитии ядер-ной энергетики. Особенно нежелательны ограничивающие эксплуатационные возможности реакторов эффекты изменения формы и размеров облучаемых материалов, главным образом обусловленные протеканием в них таких процессов, как радиационное распухание и радиационная ползучесть.
Исследования радиационно-стимулированной деформации материалов ведутся на протяжении двух последних десятков лет. Несмотря на то, что экспериментальные наблюдения явлений радиационного распухания и ползучести хорошо документируются, прогресс в количественном понимании сдерживается, в основном, двумя причинами: сложностью самих явлений, представляющих многотельные задачи, и использованием континуального рассмотрения дефектов в твердом теле.
Действительно, для теоретических оценок радиационно-стимулированной деформации материалов, необходимо знание пространственно-временных вариаций концентраций точечных дефектов в окружении каждого типа стоков точечных дефектов, таких как дислокации, дислокационные петли, вакансионные и газонаполненные поры, границы зерен, преципитаты и др., обусловленных истощением точечных дефектов на всех стоках и за счет их взаимной рекомбинации. Полное описание такого процесса диффузионных потерь должно включать: переходную форму зоны спонтанного захвата каждым стоком точечных дефектов, влияние на подвижность точечных дефектов

этого явления. Однако полученные на его основе оценки преферен-сов стоков следует рассматривать как полуколичественные, а причины их появления - как возможные из-за ограничений, присущих этому приближению.
Для устранения недостатков континуального рассмотрения необходимо широко внедрять в изучение радиационно-стимулированной деформации современные методы ЭВМ-эксперимента, а такие исследования сконцентрировать, прежде всего, вокруг центрального ее воп роса - взаимодействия точечных дефектов с краевой дислокацией.
Из рассмотрения работ в разделе 1.4 можно заключить, что методы машинного моделирования еще слабо применяются в исследования?: на атомарном уровне реакций точечных дефектов с краевыми дислокация ми, что обусловлено значительными вычислительными сложностями и большими затратами машинного времени на решение таких задач. При этом отсутствие реакций между дислокациями и точечными дефектами в большинстве работ, видимо, связано с используемым в них для ускорения машинного расчета приближением вариационного метода ЭВМ-эксперимента. Только единичные подробные исследования [13, 14] были проведены с использованием динамического метода, позволяющего воссоздать весь ход реакций. Однако и здесь реакции между точечными дефектами и прямолинейной краевой дислокацией не протекали, хотя при моделировании ступеньки на ней наблюдалось поглощение точечных дефектов, расположенных вблизи этой ступеньки. Как отмечалось в 1.4 проверка этого результата представляется важной для теоретических исследований ; радиационно-стимулированной деформации.
Учитывая недостаточную изученность взаимодействий точечных дефектов с дислокацией, основная задача диссертационной работы состояла в исследовании реакций вакансий и межузельных атомов с прямолинейной краевой дислокацией методом ЭВМ-эксперимента с