Обобщенная кинетическая теория и ее применение для исследования микроструктурной эволюции в твердых телах

• Автор: Бородин, Владимир Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 266 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Состояние проблемы
1.1 Обоснование кинетической теории
1.1.1 Модель ячеек
1.1.2 Модель эффективной среды
1.1.3 Альтернативная формулировка для ансамбля
сферических частиц
1.2 Влияние кристаллической структуры на эффективность поглощения точечных дефектов стоками
1.3 Возможности применения обобщенной кинетической теории для прикладных задач
1.3.1 Самоорганизация в пространственно-неоднородных системах выделений
1.3.2 Эволюция квазиодномерных ансамблей нанокластеров при отжиге
имплантированных пленок в химически активной среде
1.3.3 Кинетика ансамбля дислокационных петель в облучаемых металлах
1.3.4 Одномерная диффузия малых межузельных кластеров
при каскадообразующем облучении в металлах
2 Основы пространственно-неоднородной кинетической теории
2.1 Основные соотношения
2.1.1 Система стоков
2.1.2 Уравнения диффузии и граничные условия
2.1.3 Статистическое описание диффузионной задачи
2.1.4 Иерархия кинетических уравнений первого порядка
2.1.5 Концепция мощностей стоков

2.1.6 Классы стоков
2.2 Поправки высших порядков к мощности стоков
2.2.1 Статистическое обоснование аддитивного приближения
2.2.2 Иерархия второго порядка для кинетических уравнений
2.2.3 Аддитивное приближение "бесконечного порядка"
2.2.4 Сопоставление аддитивного и мультипликативного приближений
2.3 Корреляция с предшествующими обоснованиями кинетической теории
2.4 Выводы по главе
3 Специальные случаи и обобщения
3.1 Линейные стоки
3.2 Диффузия в полях напряжений
3.3 Анизотропная диффузия
3.4 Альтернативный подход - модель ячеек
3.5 Выводы по главе
4 Мощности стоков с учетом особенностей кристаллической структуры
материала
4.1 Диффузия в кубических решетках
4.1.1 Вывод уравнений диффузии
4.1.2 Коэффициенты диффузии в ОЦК и ГЦК решетках
4.1.3 Коэффициент диффузии в сильном поле
4.1.4 Сравнение анизотропного и изотропного описания диффузии точечных дефектов
4.2 Преференсы сферических стоков
4.2.1 Поле деформации вокруг сферического стока
4.2.2 Влияние упругой анизотропии решетки на поглощение точечных
дефектов сферическим стоком
4.2.3 Влияние анизотропии диффузии на потоки точечных дефектов к
сферическому стоку
4.2.4 Сравнение с ранее известными результатами
4.3 Преференсы дислокаций
4.3.1 Потоки точечных дефектов к дислокациям
4.3.2 Ориентационная зависимость дислокационных преференсов
4.4 Преференсы смешанных стоков

4.4.1 Учет микроструктуры ядра дислокаций
4.4.2 Пора на дислокации
4.4.3 Ансамбль трещин на плоской границе
4.5 Одномерная диффузия
4.5.1 Точные выражения для концентрационных моментов
4.5.2 Мощности стоков для конкретных классов стоков
4.6 Выводы по главе
5 Приложения кинетической теории к описанию экспериментальных эффектов
5.1 Самоорганизация в сферическом ансамбле выделений в условиях отжига
5.1.1 Формулировка проблемы в приближении среднего поля
5.1.2 Методика решения определяющей системы уравнений
5.1.3 Качественные тенденции эволюции системы выделений
5.1.4 Выводы по разделу
5.2 Моделирование эволюции нанокластеров Ge в имплантированных пленках SiC>2
5.2.1 Формулировка проблемы
5.2.2 Моделирование перераспределения Ge в пленке SiÜ2
5.2.3 Выводы по разделу
5.3 Одномерная диффузия малых межузельных кластеров
5.3.1 Формулировка задачи
5.3.2 Эффективности поглощения точечных дефектов различными стоками
5.3.3 Скорость роста пор и распухание
5.3.4 Выводы по разделу
5.4 Кинетика дислокационных петель в облучаемом материале
5.4.1 Кинетика дислокационной структуры в недеформированных кубических решетках
5.4.2 Влияние одноосной нагрузки на рост дислокационных петель в облучаемом материале
5.4.3 Выводы по разделу
6 Основные результаты диссертации

атомов. Напротив, в меди (ГЦК решетка) оценки дают Ей < 0.4 эВ [63] или Еы — 0, 8 эВ [72] для нерасщепленных дислокаций. Хотя сведения о диффузии межузлий вдоль ядер дислокаций в ГЦК решетках практически отсутствуют, дискретность дислокаций как стоков для межузельных атомов в ГЦК металлах достаточно вероятна.
Таким образом, структура кристаллической решетки может сказываться на эффективности поглощения точечных дефектов стоками через самые разнообразные механизмы. Значительная часть диссертации посвящена подробному изучению эффектов, описанных выше.
1.3 Возможности применения обобщенной кинетической теории для прикладных задач
Адекватное понимание основных предположений кинетической теории позволяет применить ее к широкому ряду практически важных задач. В рамках диссертационной работы рассмотрены некоторые возможные применения кинетической теории к эффектам, наблюдавшимся либо экспериментально, либо в рамках компьютерных экспериментов.
1.3.1 Самоорганизация в пространственно-неоднородных системах выделений
Эволюция выделений в ионно-имплантированных материалах является типичным проявлением фазовых переходов первого рода в пересыщенных системах. На стадии зарождения и начальных стадиях роста выделения увеличивают свой размер, поглощая имплантированные примесные атомы из пересыщенного раствора в окружающей матрице. Однако когда пересыщение примеси падает до достаточно малой величины (например в резуль-