Продолжительность молекулярно-динамического моделирования, необходимая для вычисления коэффициента самодиффузии при миграции различных точечных дефектов в никеле

  • Г.М. Полетаев Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (Барнаул, Россия)
  • В.В. Коваленко Сибирский государственный индустриальный университет (Новокузнецк, Россия)
  • Н.М. Гурова Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (Барнаул, Россия)
  • М.А. Ильина Финансовый университет при Правительстве РФ, Барнаульский филиал (Барнаул, Россия)
Ключевые слова: молекулярная динамика, диффузия, коэффициент диффузии, точечный дефект, вакансия, бивакансия, межузельный атом

Аннотация

В работе проведена оценка продолжительности молекулярно-динамического эксперимента, необходимой для расчета коэффициента самодиффузии при миграции различных точечных дефектов: вакансии, бивакансии, собственного межузельного атома, атома водорода. Перечисленные дефекты обладают различной подвижностью, в результате чего смещения атомов, возникающие вследствие миграции дефекта, имеют разную интенсивность. Погрешность определения коэффициента диффузии связана с точностью определения среднеквадратических изменений координат атомов, которая в свою очередь повышается с ростом продолжительности молекулярно-динамического эксперимента t, температуры Т и подвижности дефекта, инициирующего диффузию. Для описания межатомных взаимодействий в работе использовался многочастичный потенциал Клери — Розато. Показано, что для расчета коэффициента диффузии при миграции вакансии, бивакансии и межузельного атома при температурах выше 0,6 от температуры плавления достаточно моделирования в течение 100 пс. При расчете коэффициента диффузии примеси в кристалле металла, например водорода, одного примесного атома, как показано в настоящей работе, недостаточно. В данном случае снизить погрешность определения среднеквадратических смещений примесных атомов можно путем введения большого числа атомов примеси.

DOI 10.14258/izvasu(2018)1-06

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Биографии авторов

Г.М. Полетаев, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (Барнаул, Россия)
профессор, заведующий кафедрой высшей математики и математического моделирования Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова
В.В. Коваленко, Сибирский государственный индустриальный университет (Новокузнецк, Россия)
профессор кафедры физики Сибирского государственного индустриального университета
Н.М. Гурова, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (Барнаул, Россия)
доцент кафедры физики Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова
М.А. Ильина, Финансовый университет при Правительстве РФ, Барнаульский филиал (Барнаул, Россия)
доцент кафедры учета и информационных технологий в бизнесе Барнаульского филиала Финансовогоуниверситета при Правительстве Российской Федерации

Литература

Suzuki A., Mishin Y. Atomistic modeling of point defects and diffusion in copper grain boundary // Interface Science. — 2003. — №11. — P. 131–148.

Liu C.L., Plimpton S.J. Molecular-statics and moleculardynamics study of diffusion along [001] tilt grain boundaries in Ag // Physical Review B. — 1995. — V. 51. — P. 4523–4529.

Frolov T., Mishin Y. Molecular dynamics modeling of self-diffusion along a triple junction // Physical Review B. — 2009. — V. 79. — 174110.

Poletaev G.M., Starostenkov M.D. Contributions of different mechanisms of self-diffusion in face-centered cubic metals under equilibrium conditions // Physics of the Solid State. — 2010. — V. 52, №6, P. 1146–1154.

Lipnitskii A.G., Nelasov I.V., Kolobov Yu.R. Self-Diffusion Parameters of Grain Boundaries and Triple Junctions in Nanocrystalline Materials // Defect and Diffusion Forum. — 2011. — V. 309–310. — P. 45–50.

Upmanyu M., Srolovitz D.J., Shvindlerman L.S., Gottstein G. Molecular dynamics simulation of triple junction migration // Acta Materialia. — 2002. — V. 50. — P. 1405–1420.

Mendelev M.I., Deng C., Schuh C.A., Srolovitz D.J. Comparison of molecular dynamics simulation methods for the study of grain boundary migration // Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. — 2013. — V.21. — 045017.

Zhang H., Upmanyu M., Srolovitz D.J. Curvature driven grain boundary migration in aluminum: molecular dynamics simulations // Acta Materialia. — 2005. — V. 53. — P. 79–86.

Trautt Z.T., Mishin Y. Grain boundary migration and grain rotation studied by molecular dynamics // Acta Materialia. — 2012. — V. 60. — P. 2407–2424.

Poletaev G.M., Starostenkov M.D., Dmitriev S.V. Interatomic potentials in the systems Pd-H and Ni-H // Materials Physics and Mechanics. — 2016. — V. 27, №1. — P. 53–59.

Cleri F., Rosato V. Tight-binding potentials for transition metals and alloys // Physical Review B. — 1993. — V. 48., №1 — P. 22–33.

Poletaev G.M., Novoselova D.V., Kaygorodova V.M. The causes of formation of the triple junctions of grain boundaries containing excess free volume in fcc metals at crystallization // Solid State Phenomena. — 2016. — V. 249. — P. 3–8.

Опубликован
2018-03-06
Как цитировать
Полетаев, Г., Коваленко, В., Гурова, Н., & Ильина, М. (2018). Продолжительность молекулярно-динамического моделирования, необходимая для вычисления коэффициента самодиффузии при миграции различных точечных дефектов в никеле. Известия Алтайского государственного университета, (1(99), 39-43. https://doi.org/10.14258/izvasu(2018)1-06