Структурная модель стеклования сплава Ni60-Ag40

• Автор: Прядильщиков, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 99 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СТЕКЛАХ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1. Кинетика аморфизации
1.2. Критерии аморфизации
1.2.1. Кинетические критерии аморфизации
1.2.2. Структурно-геометрические критерии аморфизации
1.2.3. Электронные критерии аморфизации
1.3. Экспериментальное определение атомной структуры аморфных материалов
1.3.1. Однокомпонентные системы
1.3.2. Многокомпонентные системы
1.4 Статические модели структуры
1.4.1. Случайная плотная упаковка
1.4.2 Модель Полка
1.4.3. Модели определенной локальной координации атомов
1.5. Релаксированные модели структуры аморфных тел
1.5.1. Статически релаксированные модели
1.5.2. Молекулярно-динамические модели
1.6. Постановка задачи
Глава 2. МЕТОДИКА КОМПЬЮТЕРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Расчетные схемы
2.1.1 Основные переменные
2.1.2 Расчетные схемы метода молекулярной динамики
2.1.3 Метод статической релаксации
2.2. Потенциалы межатомного взаимодействия

2.3. Расчет основных характеристик модели
2.3.1 Измерение термодинамических величин
2.3.2. Расчет структурных функций
2.3.3. Многогранники Вороного
2.3.4. Статистико-геометрический и кластерный анализ
2.3.5. Периодические граничные условия
3. МОДЕЛЬ СТЕКЛОВАНИЯ СИСТЕМЫ №-Ав
3.1 Исследование стеклообразующей способности системы
3.2 Процедура молекулярно-динамического моделирования
3.3. Структурные превращения при стекловании системы Мібо-А§40
3.4. Структура икосаэдрического кластера
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Закономерности структурной организации металлических расплавов и стекол остаются ключевыми проблемами физики неупорядоченных систем. В ряде работ получены экспериментальные свидетельства наличия икосаэдрической симметрии в расплаве РЬ [1], а также увеличение объемной доли икосаэдрического ближнего порядка при переохлаждении расплавов Бе, №, Zr [2], Со [3], Си [4]. Появились сообщения о структурной самоорганизации икосаэдров в металлических стеклах [5, 6, 7]. Так, в работах [5, 6, 8, 9], на примере железа в рамках метода молекулярной динамики с использованием парного потенциала межатомного взаимодействия Пака-Доямы было показано, что в основе структурной перестройки расплава при стекловании чистых металлов лежит процесс образования перколяционного кластера из контактирующих и взаимопроникающих икосаэдров, в вершинах и центрах которых расположены атомы.
Икосаэдрический ближний порядок был обнаружен и в двухкомпонентном металлическом стекле Ni-Ag [10], полученном конденсацией из газовой фазы на охлажденную кремниевую подложку. Взаимная нерастворимость компонентов этого сплава (положительная энтальпия смешения) создает предпосылки для отсутствия композиционного упорядочения. В то же время не исключено влияние топологического фактора на формирование икосаэдрического ближнего порядка в этой системе (размерное несоответствие параметров элементарных ячеек N1 и Ag составляет -15%).
Фундаментальная идея об определяющей роли перколяционного перехода при стекловании, впервые сформулированная в рамках модели свободного объема в работе [11], позволила существенно продвинуться в
Метод статической релаксации используется для моделирования поведения системы вблизи абсолютного нуля. В основе метода лежит процедура минимизации потенциальная энергия системы взаимодействующих частиц как функции координат. Популярными алгоритмами статической релаксации являются методы градиента, скорейшего спуска, методы Гаусса-Зейделя, Розенброка, Ньютона, Дэвидона, Ньютона-Рафсона и др. [81].
Большинство компьютерных экспериментов базируются на функциях потенциалов парного взаимодействия, а потенциальная энергия системы предполагается равной сумме взаимодействий всех пар атомов. Для расчета энергии применяют псевдопотенциальные методы [82-87]. Однако для переходных металлов эти методы дают низкую точность и практически не применяются. В этом случае парные межатомные потенциалы описываются некоторыми функциями межатомных расстояний, параметры которых находят, используя известные величины физических свойств кристаллов (энергии сублимации, модулей упругости, плотности и др.). Критерием адекватности является совпадение структурных параметров и физических свойств моделей с соответствующими величинами реальных веществ. Чаще всего используются парные потенциалы Борна-Майера
Ф(У) = А ехр(-г / а), (1.22)
Морзе
ф{ г) = D ехр[- 2а (г - r0)]-2D ехр[- а (г - /„)] (1.23)
и Леннарда-Джонса