Наноскопическое моделирование процессов поперечного скольжения в ГЦК кристаллах

• Автор: Чжо Тант Зин
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Калуга
• Количество страниц: 109 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 .ОБЗОР СОСТОЯНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ЕЕ Особенности формирования полных дислокаций
Е Е Е Дислокации в кубической структуре
ЕЕ2. Дислокации в гексагональной плотноупакованной
Структуре
ЕЕЗ. Дислокации в кристаллах с другими структурами
1.2. Особенности формирования частичных дислокаций
ГЛАВА 2 .МОДЕЛИ И МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
2. Е Модели и методы молекулярной динамики
2.ЕЕ Динамика Ланжевена
2.Е2. Динамика Верлета
2.ЕЗ. Минимизация энергии
2.2. Граничные условия
2.3. Теория переходного состояния
2.4. Метод упругой цепочки
2.5. Межатомный потенциал
2.6. Выражение полной энергии
2.7. Вычисление энергий дефекта упаковки
2.8. Параметры и характеристики
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ДИССОЦИАЦИИ ПОЛНЫХ
ДИСЛОКАЦИЙ В КРИСТАЛЛАХ С ГЦК СТРУКУРОЙ
3.1. Методические особенности и параметры моделирования
3.2. Энергетические и геометрические характеристики процессов диссоциации дислокаций

3.3. Особенности процессов диссоциации полных дислокаций в
монокристаллах алюминия и меди
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПОПЕРЕЧНОГО
СКОЛЬЖЕНИЯ В КРИСТАЛЛАХ С ГЦК СТРУКУРОЙ
4.1. Влияние флуктуаций внутренних полей напряжений на процессы поперечного скольжения
4.2. Моделирование процессов поперечного скольжения
в монокристаллах алюминия и меди
4.3. Анализ особенностей процессов поперечного скольжения
в монокристаллах алюминия и меди
ГЛАВА 5.МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ АННИГИЛЯЦИИ В
КРИСТАЛЛАХ С ГЦК СТРУКУРОЙ
5.1. Методические особенности и параметры моделирования
5.2. Моделирование процессов аннигиляции в монокристаллах алюминия и меди
5.3. Анализ особенностей процессов аннигиляции в монокристаллах алюминия и меди
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Процесс пластической деформации кристаллических материалов реализуется за счет множественного движения дислокаций. В процессе своего движения дислокации взаимодействуют. В результате дислокационных взаимодействий реализуется широкий спектр физических процессов, основанный на дислокационных реакциях, которые могут приводить как к аннигиляции, так и к формированию устойчивых дислокационных образований, при этом поперечное скольжение может иметь ключевое значение.
Традиционные экспериментальные методы, такие как рентгеновская микроскопия, тонкопленочная электронная микроскопия, и, даже самые современные, такие как сканирующая туннельная микроскопия, трехмерная рентгеновская дифракционная микроскопия, не позволяют проанализировать специфические особенности процессов поперечного скольжения.
Анализ данных физических процессов аналитическими методами, основанными на теории упругости, наталкивается на непреодолимые препятствия, связанные с сингулярностью полей напряжений в непосредственной близости к дислокационным линиям, а также с высокой неопределенностью радиуса отсечения в области дислокационного ядра. В результате этого количественные результаты данных процессов, полученные разными авторами, использующими различные модели и подходы, отличаются друг от друга более, чем на порядок.
По-видимому, преодоление отмеченных трудностей следует связывать с применением моделирования соответствующих физических процессов на атомарном уровне. Поэтому построение адекватных моделей, методов анализа и моделирование наноскопических дислокационных процессов
также равна у и для нахождения равновесного расстояния с1 следует приравнять силу отталкивания Си1 / 24лс1 между двумя частичными дислокациями силе у, действующей на дефект. Отсюда равновесное расстояние между двумя частичными дислокациями будет равно:
Из этого соотношения видно, что ширина полосы дефекта упаковки обратно пропорциональна энергии этого дефекта упаковки. Таким образом, для того чтобы ответить на вопрос, будет ли происходить диссоциация полной дислокации на частичные, недостаточно найти соотношение между их энергиями (квадратами векторов Бюргерса), а необходимо учесть также и энергию дефектов упаковки. Прямые измерения энергии дефектов упаковки можно проводить электронно-микроскопическим методом. Кроме того, существует несколько косвенных методов оценки этой величины. Малая величина энергии дефектов упаковки характерна для таких металлов, как медь, серебро, золото; большая величина - для алюминия, свинца, магния. Это различие связано со следующими обстоятельствами. Во всех металлах образование дефектов упаковки в плотноупакованных плоскостях влияет на границу зоны Бриллюэна, так как эта граница связана с наиболее плотноупакованными плоскостями. Однако энергия при образовании дефектов упаковки сильно повышается только в тех металлах, в которых поверхность Ферми близка к границе зоны Бриллюэна. Эту классификацию подтверждают результаты опытов по измерению частоты появления двойников отжига, в которых дефект упаковки может рассматриваться как тонкий двойник. Так, например, в алюминии - материале с высоким значением энергии дефектов упаковки - двойники отжига встречаются очень редко, а в меди, имеющей малую энергию дефектов упаковки, обычно