Атомная структура и энергия общих границ зерен наклона типа [100] в кубических кристаллах

• Автор: Векман, Анатолий Валериевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 182 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ГРАНИЦЫ ЗЕРЕН
1.1. Структура границ зерен и их влияние на физикомеханические свойства твердых тел
1.2. Модели границ зерен
1.2.1. Дислокационная модель малоугловых границ
1.2.2. Модели высокоугловых границ
1.3. Энергия границ зерен
1.3.1. Экспериментальные и теоретические исследования энергии границ зерен
1.3.2. Статистика границ зерен как способ оценки зернограничной энергии
1.4. Атомная структура границ зерен
1.5. Постановка задачи
2. МЕТОДИКА КОМПЬЮТЕРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Методы моделирования в физике твердого тела
2.2. Потенциалы межатомного взаимодействия
2.3. Методика расчета структуры и энергии границ зерен
2.4. Тестирование программы
3. АТОМНАЯ СТРУКТУРА СИММЕТРИЧНЫХ ГРАНИЦ
ЗЕРЕН НАКЛОНА ОБЩЕГО ТИПА
3.1. Атомная структура границы зерна в модели РСУ
3.2. Вакансионная релаксация границы зерна
3.3. Полная релаксация границы зерна
3.4. Атомная перестройка границ зерен
4. СТРУКТУРНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ГРАНИЦ ЗЕРЕН

4.1. Зависимость энергии границ зерен от угла разориентации в металлах
4.2. Зависимость энергии границ зерен от угла разориентации в сплавах со сверхструктурой 1_12 и В2
4.3 Специальные границы зерен
4.4. Изменение энергии при перестройке границ зерен
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ.
В настоящее время не вызывает сомнения тот факт, что границы зерен являются активным элементом в структуре поликристаллических материалов. Они играют определенную роль в зарождении и аннигиляции дефектов решетки, обуславливают развитие специфических зернограничных процессов, таких как проскальзывание и миграция. Достижения последних лет в исследовании различных вопросов, связанных с границами зерен (ГЗ), возможности экспериментальной аттестации границ в
реальных поликристаллах позволили вплотную подойти к
выяснению их поведения при пластической деформации и рекристаллизации. Имеющиеся в настоящее время экспериментальные возможности и накопленные данные являются хорошей основой для ускорения решения проблемы связи границ зерен и свойств металлов.
Знания об атомной структуре границ зерен и о механизмах их участия в пластической деформации и разрушении значительно менее полны, чем, например, атомная структура и свойства точечных дефектов. Границы зерен являются единственным типом дефектов кристаллического материала, об атомной структуре
которых еще нет общепринятых представлений. Чтобы понимать атомные механизмы, определяющие физические свойства
поликристаллических материалов, и научиться в полной мере управлять этими свойствами, необходимы знания об атомной структуре границ и элементарных актах ее перестройки.
Еще при создании теории дислокаций стало ясно, что границы между участками поликристаллов разориентированные на угол меньше 5°ч-7°, представляют собой ряды дислокаций. В настоящее

разориентировок границ совпадения, отвечающих £>99, £>199 и £>999 подобны хаотически распределенному спектру, причем подобие увеличивается с ростом максимального значения £. Однако, для всех представленных спектров, доля границ ©<35° в спектре границ совпадения больше, чем в хаотически распределенном спектре, а доля границ с 45°<©<55° меньше.
В работе [64] методами электронной микроскопии установлено, что в гцк-сплаве 1П3Ре со средним размером зерна 40 мкм в состоянии с ближним порядком доля специальных границ от их общего числа составляет 0,3, в состоянии с дальним порядком - 0,4. В сплаве с ближним порядком специальные границы имеют 3<£<11, в сплаве с дальним порядком - 3<£<33. Среди специальных границ в обоих состояниях сплава преобладают границы £3, их доля составляет 0,2. При термообработке, приводящей к упрочнению, происходит переориентация части зерен с границами общего типа, а также фасетирование части границ общего типа.
В ряде работ [65-69] аттестация границ зерен в кубических кристаллах показала, что в равновесной структуре поликристаллов высокой чистоты присутствует большое число специальных границ с малыми значениями £ (£3, £11). Они были плоскими, при этом их ориентация соответствовала наилучшему сопряжению соседних зерен, либо имели ярко выраженную фасетчатую структуру. Однако границы £5 и £7 в равновесной структуре отсутствуют.
Из приведенных примеров следует, что энергетические зависимости для границ зерен имеют сложный характер. Частота появления тех или иных границ существенным образом зависит от многих параметров, таких как вид предварительной обработки образцов, наличие примесей, размеры зерен и т.д.