Влияние примесных атомов углерода и кислорода на скорость миграции границ наклона в ГЦК металлах: молекулярно-динамическое моделирование

Г.М. Полетаев ORCID logo , И.В. Зоря, Р.Ю. Ракитин, М.А. Ильина, М.Д. Старостенков показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 15 июля 2019; Исправлена: 28 июля 2019; Принята: 29 июля 2019
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: Г.М. Полетаев, И.В. Зоря, Р.Ю. Ракитин, М.А. Ильина, М.Д. Старостенков. Влияние примесных атомов углерода и кислорода на скорость миграции границ наклона в ГЦК металлах: молекулярно-динамическое моделирование. Письма о материалах. 2019. Т.9. №4. С.391-394
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-4-391-394

Аннотация

Методом молекулярной динамики исследуется влияние примесных атомов углерода и кислорода на скорость миграции границ наклона с осями разориентации <100> и <111> в ГЦК металлахМетодом молекулярной динамики проведено исследование влияния примесных атомов углерода и кислорода на скорость миграции границ наклона с осями разориентации <100> и <111> в ГЦК металлах Ni, Ag, Al. Показано, что введение примесных атомов легких элементов приводит к существенному торможению миграции границ зерен: при введении 5% почти на порядок, 10% – на два порядка. Атомы углерода стремятся образовать агрегаты, которые, закрепляясь на границе зерен, становятся эффективными стопорами, препятствующими перемещению границы. Атомы кислорода не образуют агрегаты, но из-за высоких значений энергии связи с границами, также эффективно тормозят их миграцию. В отличие от образования атомами углерода агрегатов, в случае примеси кислорода имеет место другой эффект – «разрыхление» и увеличение ширины мигрирующих границ. Для примесных атомов углерода и кислорода рассчитаны энергии связи с зернограничными краевыми дислокациями в рассматриваемых металлах. Полученные значения хорошо коррелируют с зависимостями скорости миграции границ зерен от концентрации примесей: наибольший эффект примесей на скорость миграции границ и значение энергии связи были получены для системы Al-C, наименьшие – для Ag-O.

Ссылки (24)

1. G. Gottstein, L. S. Shvindlerman. Grain Boundary Migration in Metals: Thermodynamics, Kinetics, Applications, 2nd edn. Boca Raton, CRC Press (2009) 711 p. Crossref
2. R. W. Balluffi, J. W. Cahn. Acta Metallurgica. 29, 493 (1981). Crossref
3. M. Winning, A. D. Rollett, G. Gottstein, D. J. Srolovitz, A. Lim, L. S. Shvindlerman. Philosophical Magazine. 90, 3107 (2010). Crossref
4. K. P. Zolnikov, D. S. Kryzhevich, A. V. Korchuganov. Letters on Materials. 9 (2), 197 (2019). Crossref
5. Y. Huang, F. J. Humphreys. Acta Materialia. 47, 2259 (1999). Crossref
6. Y. Huang, F. J. Humphreys. Materials Chemistry and Physics. 132, 166 (2012). Crossref
7. G. Poletaev, I. Zorya, R. Rakitin. Computational Materials Science. 148, 184 (2018). Crossref
8. G. M. Poletaev, I. V. Zorya, M. D. Starostenkov, R. Yu. Rakitin, P. Ya. Tabakov. Journal of Experimental and Theoretical Physics. 128 (1), 88 (2019). Crossref
9. G. M. Poletaev, I. V. Zorya, M. D. Starostenkov, R. Yu. Rakitin, D. V. Kokhanenko. Russian Physics Journal. 61 (7), 1236 (2018). Crossref
10. R. G. A. Veiga, H. Goldenstein, M. Perez, C. S. Becquart. Scripta Materialia. 108, 19 (2015). Crossref
11. L. E. Karkina, I. N. Karkin, I. L. Yakovleva, T. A. Zubkova. The Physics of Metals and Metallography. 114 (2), 155 (2013). Crossref
12. A. Atrens. Scripta Metallurgica. 8, 401 (1974). Crossref
13. V. Sursaeva, P. Zieba. Defect and Diffusion Forum. 237 - 240, 578 (2005). Crossref
14. H. J. Goldschmidt. Interstitial Alloys. London, Butterworths (1967) 640 p. Crossref
15. L. Pauling. The Nature of the Chemical Bond, 3rd edn. Ithaca, Cornell University Press (1960) 664 p.
16. S. G. Protasova, V. G. Sursaeva, L. S. Shvindlerman. Physics of the Solid State. 45, 1471 (2003). Crossref
17. F. Cleri, V. Rosato. Physical Review B. 48 (1), 22 (1993). Crossref
18. I. V. Zorya, G. M. Poletaev, R. Y. Rakitin, M. A. Ilyina, M. D. Starostenkov. Letters on Materials. 9 (2), 207 (2019). Crossref
19. G. M. Poletaev, I. V. Zorya, D. V. Novoselova, M. D. Starostenkov. International Journal of Materials Research. 108 (10), 785 (2017). Crossref
20. G. M. Poletaev, D. V. Novoselova, I. V. Zorya, M. D. Starostenkov. Physics of the Solid State. 60 (5), 847 (2018). Crossref
21. I. V. Zorya, G. M. Poletaev, M. D. Starostenkov. Fundamentalnye problemy sovremennogo materialovedenia. 15 (4), 526 (2018). (in Russian) [И. В. Зоря, Г. М. Полетаев, М. Д. Старостенков. Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 15 (4), 526 (2018).].
22. M. Ruda, D. Farkas, G. Garcia. Computational Materials Science. 45, 550 (2009). Crossref
23. P. Vashishta, R. K. Kalia, A. Nakano, J. P. Rino. Journal of Applied Physics. 103, 083504 (2008). Crossref
24. V. B. Vykhodets, T. E. Kurennykh, A. S. Lakhtin, A. Ya. Fishman. Solid State Phenomena. 138, 119 (2008). Crossref

Другие статьи на эту тему