Молекулярно-динамическое моделирование каскадов атомных смещений в сплаве NiAl со сверхструктурой B2

Н. Чунг, Х. Фыонг, М.Д. Старостенков показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 10 декабря 2018; Исправлена: 14 февраля 2019; Принята: 17 февраля 2019
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: Н. Чунг, Х. Фыонг, М.Д. Старостенков. Молекулярно-динамическое моделирование каскадов атомных смещений в сплаве NiAl со сверхструктурой B2. Письма о материалах. 2019. Т.9. №2. С.168-172
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-2-168-172

Аннотация

Frenkel pair time evolution in the displacement cascade with PKA energy equals  40 keV. 
(A video of visualizing Frenkel pairs during the displacement cascade is available on Youtube https://www.youtube.com/watch?v=sQ6rgZj9JF0 )Исследование посвящено анализу поведения сплава NiAl со сверхструктурой B2 при облучении. Для достижения этой цели были проведены серии молекулярно-динамического моделирования каскадов смещений атомов в интервале энергии первично выбитого атома (ПВА) от 1 кэВ до 40 кэВ. Размеры моделируемых блоков кристаллов варьировались от 60 × 60 × 60 (432 000 атомов) до 112 ×112 ×112 (2 809 856 атомов) элементарных ячеек в зависимости от энергии ПВА. Для правильного воспроизведения атомных взаимодействий на малых расстояниях, потенциалы ЕАМ Мишина были модифицированы на коротком расстоянии с помощью полиномиальной регрессии, чтобы соединить равновесную часть потенциала ЕАМ с короткодействующей частью потенциала ZBL и промежуточного межатомного расстояния с соответствующей парной энергией согласно расчету с использованием теории функционала плотности. Для получения достоверных результатов для каждой энергии ПВА образца проводилось усреднение результатов по 10 расчетам. Физическое время моделирования составляло от 12 пс до 42 пс в зависимости от энергии ПВА, за это время число пар Френкеля оказывалось стабильным. Подробно обсуждается временная эволюция пар Френкеля, лавинный эффект в звуковой фазе и образование точечных дефектов. Результаты моделирования, включая число стабильных пар Френкеля, химический состав, кластеризацию и пространственное распределение дефектов, находятся в хорошем согласии с литературными данными.

Ссылки (39)

1. P. Yvon, F. J. Carré. Nucl. Mater. 385, 217 (2009). Crossref
2. T. Allen, J. Busby, M. Meyer. Mater. Today. 13, 14 (2010). Crossref
3. Development of Radiation Resistant Reactor Core Structural Materials, IAEA. https://www-legacy.iaea.org/About/Policy/GC/GC51/GC51InfDocuments/English/gc51inf-3-att7_en.pdf.
4. P. Guo, J. M. Xue et al. Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.). 28, 903 (2015). Crossref
5. W. Zhang et al. AIP Advances. 4, 057110 (2014). Crossref
6. A. Y. Lozovoi, Y. Mishin. Phys. Rev. B. 68, 184113 (2003). Crossref
7. R. Darolia, W. S. Walston, M. V. Nathal. Nasa Lewis Research Center. 561 (1996). Crossref
8. H. Zhu et al. Philosophical Magazine A. 71(4), 735 (1995). Crossref
9. N. V. Doan, R. Vascon. Radiation Effects and Defects in Solids. 141(1 - 4), 363 (1997). Crossref
10. N. V. Doan, H. Tietze. Nuclear Instruments and Methods in Physics. 102(1 - 4), 58 (1995). Crossref
11. J. F. Ziegler, J. P. Biersack and U. Littmark. The Stopping and Range of Ions in Matter. In: Bromley D.A. (eds) Treatise on Heavy-Ion Science. Springer, Boston, MA (1985). Crossref
12. L. K. Béland et al. J. Appl. Phys. 119, 085901 (2016). Crossref
13. C. S. Becquart et al. Phys. Rev. B. 66, 134104 (2002). Crossref
14. C. Becquart et al. J. Nucl. Mater. 280, 73 (2000). Crossref
15. D. Terentyev et al. J. Nucl. Mater. 351, 65 (2006). Crossref
16. C. Bjorkas and K. Nordlund. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B. 259, 853 (2007). Crossref
17. G. P. P. Pun and Y. Mishin. Phil. Mag. 89, 3245 (2009). Crossref
18. R. E. Stoller et al. J. Chem. Theory Comput. 12 (6), 2871 (2016). Crossref
19. N. T. H. Trung et al. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 447, 012004 (2018). Crossref
20. K. Nordlund, S. L. Dudarev. C. R. Physique. 9 (3 − 4), 343 (2008). Crossref
21. S. Plimpton. J. Comp. Phys. 117, 1 (1995). Crossref
22. W. M. Brown et al. Computer Physics Communications. 182 (4), 898 (2011). Crossref
23. C. H. Rycroft. Chaos. 19, 041111 (2009). Crossref
24. R. E. Stoller. Symposium R - Microstructural Processes in Irradiated Materials. 650 (2000). Crossref
25. A. Stukowski. Modell. Simul. Mater. Sci. Eng. 20, 045021 (2012). Crossref
26. A. Stukowski. Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 18, 015012 (2010). Crossref
27. K. Nordlund et al. Journal of Nuclear Materials. 512, 450 (2018). Crossref
28. G. S. Was. Fundamentals of Radiation Materials Science: Metals and Alloys. Springer, Berlin (2007) 827 p. Crossref
29. T. Diaz de la Rubia et al. Phys. Rev. Lett. 60, 76 (1987). Crossref
30. A. Calder et al. Philos. Mag. 90, 863 (2010). Crossref
31. K. P. Zolnikov, A. V. Korchuganov and D. S. Kryzhevich. J. Phys.: Conf. Ser. 774, 012130 (2016). Crossref
32. G. H. Kinchin, R. S. Pease. Reports on Progress in Physics. 18(1), 1 (1955). Crossref
33. M. Norgett, M. Robinson and I. Torrens. Nucl. Eng. Des. 33, 50 (1975). Crossref
34. K. Nordlund et al. Report Nuclear Science. NEA/NSC/DOC (2015).
35. R. E. Stoller. Comprehensive Nuclear Materials. 1, 293 (2012). Crossref
36. E. A. Korznikova, I. A. Shepelev, A. P. Chetverikov, S. Y. Fomin, S. V. Dmitriev. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 447, 012030 (2018). Crossref
37. S. V. Dmitriev, E. A. Korznikova, A. P. Chetverikov. Journal of Experimental and Theoretical Physics. 126, 347 (2018). Crossref
38. S. V. Dmitriev, N. N. Medvedev, A. P. Chetverikov, K. Zhou, M. G. Velarde. Physica Status Solidi - Rapid Research Letters. 11, 1700298 (2017). Crossref
39. A. P. Chetverikov, I. A. Shepelev, E. A. Korznikova, A. A. Kistanov, S. V. Dmitriev, M. G. Velarde. Computational Condensed Matter. 13, 59 (2017). Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование

1. Российский фонд фундаментальных исследований - project №18‑42‑220002
2. Министерство образования и науки Российской Федерации - project № 3.4820.2017 / БЧ
3. Правительство Алтайского края - project №18‑42‑220002