Эволюция кристаллической решётки вблизи внутренних и внешних границ раздела в условиях сдвигового динамического нагружения

• Автор: Никонов, Антон Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Введение
Раздел 1. Особенности моделирования процессов пластической деформации вблизи внешних и внутренних границ раздела на атомном масштабе

1.1 Роль границ раздела при пластическом деформировании кристаллических тел

1.2 Формализм метода молекулярной динамики

1.3 Методы описания межатомного взаимодействия

1.4 Выбор граничных условий

1.5 Методика оценки основных характеристик моделируемой системы частиц

Раздел 2. Особенности поведения границы зёрен специального типа при сдвиговом нагружении

2.1 Моделирование поведения границы зёрен типа £

2.2 Влияние кристаллографической ориентации границы зёрен по отношению к внешнему нагружению на динамику дефекта
2.3 Специфика поведения межзёренной границы зёрен с неидеальной структурой
2.4 Влияние температуры на поведение границы зёрен при сдвиговом нагружении
2.5 Особенности взаимодействия двух границ зёрен специального типа
2.6 Особенности границ зёрен специального типа 29 и
2.7 Специфика поведения границы зёрен типа
2.8 Специфика поведения границы зёрен типа
2.9 Влияние тройных стыков границ зёрен на поведение дефекта
Раздел 3. Изучение атомных механизмов пластической деформации вблизи внутренних границ раздела в металлах различного сорта
3.1 Особенности поведения границ зёрен специального типа в образце никеля
3.2 Особенности поведения границ зёрен специального типа в образце железа
3.3 Изучение влияния термомеханического воздействия на специфику поведения атомной подсистемы вблизи границ зёрен в кристаллитах А&А1,№
3.4 Особенности перестройки атомной структуры в области сопряжения разнородных металлов в условиях сдвиговой деформации
Раздел 4. Особенности поведения материала в условиях локализованного сдвигового нагружения
4.1 Характеристики модельного образца
4.2 Результаты моделирования контакта свободной поверхности образца меди с микровыступом контртела
4.3 Результаты моделирования процесса локального сдвигового нагружения образца а-железа
4.4 Оценки напряжённого состояния кристаллической решётки
4.5 Поведение образца, содержащего внутреннюю границу раздела, в условиях локального сдвигового нагружения
Основные результаты и выводы:
Литература
Введение
Объект исследования и актуальность темы.
Из применяемых материалов даже самые, казалось бы, прекрасно очищенные кристаллы для исследовательских работ постоянно обнаруживают в своём строении отклонения от идеальной структуры, которые обобщены в понятии реальная структура или неупорядоченность. Именно реальная структура кристаллов определяет их механические, электрические, оптические, магнитные и другие свойства. Неупорядоченность кристаллической решётки характеризуется наличием в ней различных дефектов структуры, одним из распространённых видов которых являются интерфейсы, называемые также границами раздела, между сопряжёнными бездефектными участками. В ряде практических приложений границы раздела оказывают существенное влияние на свойства материалов. Например, границы раздела типа межзёренных границ являются одним из определяющих факторов, препятствующих движению дислокаций при пластическом течении поликристалла. С ростом числа границ их вклад в поведение материала только усиливается. Согласно современным исследованиям такие типы дефектов играют ключевую роль в свойствах не только объёмных наноструктурных и ультрамелкозернистых материалов, но и в материалах с наноструктурированным поверхностным слоем. Изучение особенностей поведения границ зёрен в металлах при различных условиях нагружения является важной задачей современного материаловедения. Этим объясняется большое число как экспериментальных, так и теоретических работ, посвящённых данному вопросу [1-6]. Основополагающими в этой области являются работы М. 10. Гуткина, И. А. Овидько, В. Г. Кулькова, А. С. Полякова, А. П. Жиляева. Среди зарубежных авторов можно отметить работы Y. Mishin, De Hosson, C. T. Forwood, G. Gottstein, L. Priester [7-14].
Другим не менее распространённым типом границ раздела являются интерфейсы между разнородными материалами. Подобные типы границ чаще всего возникают, например, в условиях контакта идеально сопряжённых кристаллитов различных металлов или по границам составных фаз композитных материалов. В качестве примера исследования процессов, реализуемых вблизи

получить требуемую структуру моделируемого дефекта. Для каждого типа моделируемой границы зёрен ячейка неидентичных сдвигов ограничена соответствующими векторами. В дальнейшем ячейка разбивается на равные прямоугольные сегменты. Вектор ?=(«* ?г) связывает каждый узел полученной сетки с началом координат. Для нахождения равновесной конфигурации одно зерно жёстко сдвигается относительно другого вдоль плоскости границы на вектор 1, и в каждом узле сетки вычисляется энергия полученной структуры (рис. 1.5,а, точками обозначены минимумы потенциальной энергии). Выбирается положение с минимальным значением потенциальной энергии.
Второй этап включает сдвиг зерна в направлении, перпендикулярном плоскости границы, до минимального значения энергии (рис. 1.5,6). Полученная после сдвига структура изображена на рис. 1.4,6. Данная структура обладает минимальным значением потенциальной энергией и может быть использована как начальная конфигурация для проведения последующего моделирования кристаллита, содержащего межзёренную границу. К этой структуре применяются периодические граничные условия вдоль осей Хи 2.
Окончательная конфигурация кристалла с границей зёрен достигается путём применением алгоритма минимизации энергии системы, описанного в разделе 1.2.