Исследование влияния избыточного свободного объема на подвижность тройных стыков границ зерен

Д.В. Новоселова, Г.М. Полетаев, В.В. Коваленко

Аннотация на русском языке

Методом молекулярной динамики исследуется влияние избыточного свободного объема в тройных стыках границ зерен на их подвижностьВ настоящей работе проведено исследование методом молекулярной динамики влияния избыточного свободного объема на подвижность тройных стыков границ зерен на примере никеля. Согласно экспериментальным данным, высокая доля тройных стыков в поликристаллах содержит больше свободного объема, чем образующие эти стыки границы зерен. Рассматривались тройные стыки границ наклона с осями разориентации <100> и <111>. Миграция стыков моделировалась путем создания неравновесной конфигурации стыкующихся границ – их миграция, в результате которой они принимали равновесное положение, приводила к миграции тройного стыка (модель, предложенная Л.С. Швиндлерманом с соавторами). Взаимодействия атомов никеля друг с другом в молекулярно-динамической модели описывались многочастичным потенциалом Клери-Розато, построенным в рамках модели сильной связи. Свободный объем вводился локально в область тройного стыка радиусом 1 нм. Доля удаленных атомов из рассматриваемой области варьировалась от 0% до 80%. Молекулярно-динамическое моделирование показало, что скорость миграции тройного стыка практически не зависит от величины свободного объема. Это объясняется тем, что большая часть введенного на начальном этапе свободного объема не мигрирует вместе с тройным стыком, а остается в том месте, где он был введен и распределяется вдоль границы, которая удлиняется в процессе миграции стыка. Меньшая часть свободного объема, тем не менее, остается в стыке, но его наличие слабо влияет на подвижность тройного стыка. На это преимущественно оказывают влияние подвижность стыкующихся границ и отношение их натяжений.

Ссылки (24)

1.
I. A. Ovid’ko. Materials Physics and Mechanics. 8 (2), 174 (2009).
2.
G. Gottstein, V. Sursaeva, L. Shvindlerman. Interface Science. 7, 273 (1999).
3.
S. G. Protasova, V. G. Sursaeva, L. S. Shvindlerman. Physics of the Solid State. 45, 1471 (2003).
4.
U. Czubayko, G. Gottstein, V. G. Sursaeva, L. S. Shvindlerman. Acta Materialia. 46 (16), 5863 (1998).
5.
G. Gottstein, L. S. Shvindlerman, V. G. Sursaeva. Scripta Materialia. 116, 91 (2016).
6.
G. Gottstein, Y. Ma, L. S. Shvindlerman. Acta Materialia. 53, 1535 (2005).
7.
M. Upmanyu, D. J. Srolovitz, L. S. Shvindlerman, G. Gottstein. Interface Science. 7, 307 (1999).
8.
M. Upmanyu, D. J. Srolovitz, L. S. Shvindlerman, G. Gottstein. Acta Materialia. 50, 1405 (2002).
9.
C. Mießen, M. Liesenjohann, L. A. Barrales-Mora, L. S. Shvindlerman, G. Gottstein. Acta Materialia. 99, 39 (2015).
10.
G. Palumbo, K. T. Aust. Scripta Metallurgica et Materialia. 24, 1771 (1990).
11.
A. I. Gusev. Physics-Uspekhi. 41, 49 (1998).
12.
P. Rodriguez, D. Sundararaman, R. Divakar, V. S. Raghunathan. Chemistry for Sustainable Development. 8, 69 (2000).
13.
G. M. Poletaev, D. V. Novoselova, V. M. Kaygorodova, M. D. Starostenkov. Fundamentalnye problemy sovremennogo materialovedenia. 12 (2), 253 (2015) (in Russian) [Г. М. Полетаев, Д. В. Новоселова, В. М. Кайгородова, М. Д. Старостенков Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 12 (2), 253 (2015)].
14.
G. M. Poletaev, D. V. Novoselova, V. M. Kaygorodova. Solid State Phenomena. 249, 3 (2016).
15.
Полетаев Г. М. Molecular dynamics research (MDR). Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015661912 от 12.11.2015.
16.
G. M. Poletaev, A. B. Yuryev, V. E. Gromov, M. D. Starostenkov. Atomic mechanisms of structural-energy transformations near tilt grain boundaries in fcc metals and Ni3Al intermetallide. Novokuznetsk, SibSIU. (2008) 160 p. [Г. М. Полетаев, А. Б. Юрьев, В. Е. Громов, М. Д. Старостенков. Атомные механизмы структурно-энергетических превращений вблизи границ зерен наклона в ГЦК металлах и интерметаллиде Ni3Al. Новокузнецк, СибГИУ. (2008) 160 с].
17.
F. Cleri, V. Rosato. Physical Review B. 48 (1), 22 (1993).
18.
G. M. Poletaev, D. V. Dmitrienko, V. V. Diabdenkov, V. R. Mikrukov, M. D. Starostenkov. Physics of the Solid State. 55 (9), 1920 (2013).
19.
G. M. Poletaev, M. D. Starostenkov, S. V. Dmitriev. Materials Physics and Mechanics. 27 (1), 53 (2016).
20.
G. M. Poletaev, M. D. Starostenkov. Technical Physics Letters. 35 (1), 1 (2009).
21.
R. Yu. Rakitin, G. M. Poletaev, M. S. Aksenov, M. D. Starostenkov. Technical Physics Letters. 31 (8), 650 (2005).
22.
A. A. Valuev, G. E. Normann, V. Y. Podlipchuk. Method of molecular dynamics: theory and applications / In: Mathematical modeling: Physicochemical properties of matter. Moscow, Nauka. (1989) p. 5 – 40 [А. А. Валуев, Г. Э. Норманн, В. Ю. Подлипчук. Метод молекулярной динамики: теория и приложения / В кн.: Математическое моделирование: Физико-химические свойства вещества. Москва, Наука (1989) С. 5 – 40].
23.
M. D. Starostenkov, N. N. Medvedev, G. M. Poletaev. To the question of systematic errors in MMD / In: Measurements, automation and modeling in industry and scientific research (Ed. G. V. Leonov). Barnaul, AltSTU (2005) p. 5 – 8 [М. Д. Старостенков, Н. Н. Медведев, Г. М. Полетаев. К вопросу о систематических погрешностях в ММД / В кн.: Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях (под. ред. Г. В. Леонова). Барнаул, АлтГТУ (2005) С. 5 – 8].
24.
G. M. Poletaev, D. V. Novoselova, I. V. Zorya, M. D. Starostenkov. Materials Physics and Mechanics. 30 (1), 68 (2017).