д.ф.м.н., профессор, заведующий кафедрой высшей математики и математического моделирования
656038, Россия, Барнаул, Алтайский край, пр. Ленина, 46
Dr. Sci. (Phys.math.), Professor, Head of the Chair of Advanced Mathematics and Mathematical Modeling
Barnaul, Altai Territory
к.т.н., директор архитектурностроительного института
654007, Россия, Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42
Cand. Sci. (Eng.), Director of the Institute of Architecture and Construction
Novokuznetsk, Kemerovo Region
к.ф.м.н., директор колледжа
656049, Россия, Барнаул, Алтайский край, пр. Ленина, 61
Cand. Sci. (Phys.math.), College Director
Barnaul, Altai Territory
к.ф.м.н., доцент кафедры учета и информационных технологий в бизнесе
656038, Россия, Барнаул, Алтайский край, пр. Ленина, 54
Cand. Sci. (Phys.math.), Assist. Professor of the Chair of Accounting and IT in Business
Barnaul, Altai Territory
д.ф.м.н., профессор, заведующий кафедрой физики
656038, Россия, Барнаул, Алтайский край, пр. Ленина, 46
Dr. Sci. (Phys.math.), Professor, Head of the Chair of Physics
Novokuznetsk, Kemerovo Region
Методами молекулярной динамики проведено исследование влияния деформации вдоль различных направлений относительно мигрирующей границы на скорость миграции границ наклона с осями разориентации <100> и <111> в никеле. Границы зерен создавали в модели U-образной формы. Сила поверхностного натяжения границы, возникающая вследствие стремления границы минимизировать свою энергию, являлась причиной направленного перемещения границы в сторону уменьшения ее площади. Сила, провоцирующая миграцию, и скорость миграции границы оставались в модели постоянными в течение почти всего движения границы, плавно уменьшаясь к концу компьютерного эксперимента, что позволяло достаточно просто проводить измерение скорости миграции. В работе рассматривали влияние одноосной деформации вдоль осей X, Y, Z на скорость миграции границ. Одноосную деформацию в модели задавали в начале компьютерного эксперимента путем изменения соответствующих межатомных расстояний вдоль одной из осей. Взаимодействия атомов никеля друг с другом описывали с помощью многочастичного потенциала Клери-Розато, построенного в рамках модели сильной связи. Для рассматриваемых границ получены зависимости скорости миграции при температуре 1700 К от угла разориентации. Показано, что большеугловые границы наклона <111> и <100> мигрируют приблизительно с одной и той же скоростью, тогда как подвижность малоугловых границ значительно отличается: малоугловые границы <111> мигрируют примерно в два раза быстрее границ <100>. Получены данные, что почти во всех случаях (как при упругой деформации сжатия, так и при растяжении) скорость миграции рассматриваемых границ замедлялась. Исключением являлся случай деформации вдоль оси наклона границы <111>. При сжатии вдоль оси наклона граница <111> мигрировала быстрее, при растяжении, наоборот, медленнее. Полученные результаты свидетельствуют в пользу того, что миграция границ наклона осуществляется не за счет диффузионных процессов (например, переползания дислокаций, одиночных миграций атомов), а, по всей видимости, путем коллективных атомных перестановок: сдвигов, скольжений и расщеплений зернограничных дислокаций.
Effect of deformation along various directions against migrating boundary on migration rate of edge boundaries with <100> and <111> misorientation axes in nickel was studied by means of molecular dynamics method. Grain boundaries were created in U-shaped model. Force of boundary surface tension, arising from the boundary intension to minimize its energy, was the reason of directed movement of the boundary toward its area decrease. The force provoking migration and migration rate of the boundary remained constant throughout the entire movement of the boundary, gradually decreasing towards the end of computer experiment, which made it possible to measure migration rate quite simply. Effect of uniaxial deformation along the X, Y, Z axes on migration rate of the boundaries was considered. Uniaxial deformation in the model was set at beginning of the computer experiment by changing corresponding interatomic distances along one of the axes. Interactions of nickel atoms with each other were described with the aid of Cleri Rosato many-particle potential constructed in the framework of tight binding model. For the boundaries considered, dependences of migration rate on misorientation angle at temperature of 1700 K were obtained. It is shown that the high-angle <111> and <100> edge boundaries migrate approximately at the same rate, while mobility of low-angle boundaries differs significantly: low-angle <111> boundaries migrate about twice as fast as the <100> boundaries. It was found that in almost all cases, both at elastic compression and tension deformation, migration rate of considered boundaries was slowed down. An exception was the case of deformation along the <111> edge boundary axis. When compressing along the edge axis, <111> boundary migrated faster, while on the contrary, it was slower at tension. The obtained results testify to the fact that migration of edge boundaries is not due to diffusion processes, such as climbing of dislocations, single migrations of atoms, but, apparently, by collective atomic permutations: shifts, slides and splittings of grain boundary dislocations.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.