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

Г.М. Полетаев, В.В. Коваленко, Н.М. Гурова, М.А. Ильина

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


Ключевые слова


молекулярная динамика; диффузия; коэффициент диффузии; точечный дефект; вакансия; бивакансия; межузельный атом

Полный текст:

PDF

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.




DOI: http://dx.doi.org/10.14258/izvasu(2018)1-06

Метрики статей

Загрузка метрик ...

Metrics powered by PLOS ALM

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2018 Г.М. Полетаев, В.В. Коваленко, Н.М. Гурова, М.А. Ильина

Архив журнала с 1996 по 2016 гг. расположен на старой версии сайта по адресу: http://izvestia.asu.ru/ru/

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

ISSN 1561-9443; ISSN (Online) 1561-9451