Реферат: Ффициентов диффузии от компонент тензора деформации, то есть влияние упругих полей на диффузионные потоки атомов примеси в сплавах образующих растворы внедрения

УДК 621.7/.9 (06) Физика, химия и компьютерная разработка материалов

М.Ю. РЯБОВ, А.В. НАЗАРОВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)


МОДЕЛИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК,

ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ВЛИЯНИЕ УПРУГИХ ПОЛЕЙ

НА ДИФФУЗИОННЫЕ ПОТОКИ ВНЕДРЕННЫХ АТОМОВ


В работе предложена модель для расчета коэффициентов К, определяющих зависимость компонент матрицы коэффициентов диффузии от компонент тензора деформации, то есть влияние упругих полей на диффузионные потоки атомов примеси в сплавах образующих растворы внедрения.


Определение коэффициентов К (Strain Influence on Diffusion (SID) coefficients) для внедренных атомов примеси типа углерода и водорода в ОЦК и ГЦК металлах проведено методами моделирования в два этапа.

На первом этапе самосогласованным образом была рассчитана атомарная структура в окрестности внедренного атома примеси, с использованием модели [2] основанной на методе молекулярной статики.

На втором этапе при моделировании активированного состояния межузельного атома примеси учитывалось, что скачок внедренного атома примеси происходит за время сравнимое со средним периодом колебаний атомов в узлах кристаллической решетки и, следовательно, только атомы первых координационных сфер, окружающие перескакивающий атом, успевают сместиться заметным образом. При этом коэффициенты К: KXX, KXY, KXZ, KYY, KYZ, KZZ рассчитывались согласно формулам [1]:

, (1)

,

где Xij = xi-xj, Yij = yi-yj, Rijw, Rijv – расстояния между атомом i и атомом j в системе с внедренным атомом примеси, когда этот атом находится в активированной позиции и в основном состоянии, соответственно, Φ – потенциал межатомного взаимодействия. KXZ, KYY, KYZ, KZZ рассчитываются аналогично.

Ниже в таблице представлены результаты моделирования.

Диф-ные характеристики

Система Fe-H

Система Fe-C

Система Ni-H

Система Ni-C

Энергия миграции, еВ

0,131

0,791

0,270

0,926

Объем релаксации,

0,027

0,354

0,030

0,270

Объем миграции,

0,152

0,199

0,150

0,146

KXX, еВ

-0,255

2,657

-0,923

-4,849

KXY, еВ

0,000

-0,052

2,001

7,340

KXZ, еВ

1,498

0,520

0,000

0,000

KYY, еВ

1,123

-6,342

-0,923

-4,849

KYZ, еВ

0,000

0,001

0,000

0,000

KZZ, еВ

0,565

5,851

0,532

4,010


При расчете температурной зависимости коэффициентов ^ К предполагалось, что расстояния между атомами изменяются пропорционально величине параметра решетки. Поэтому температурная зависимость коэффициентов K рассчитывалась по формулам (1), учитывая, что координаты атомов изменяются следующим образом:

xi = xi0(1+T), yi = yi0(1+T), zi = zi0(1+T), (2)

где xi, yi, zi – координаты атомов при некоторой температуре T, xi0, yi0, zi0 – координаты атомов системы для температуры 0K,  - коэффициент теплового расширения.

Таким образом, в этой работе модель [2] впервые применена для сплавов, образующих твердые растворы внедрения. Получены величины коэффициентов, определяющих влияние упругих полей на диффузионные потоки атомов примесей для четырех сплавов, а также энергий и объемов миграции этих примесных атомов. Рассчитаны зависимости упомянутых характеристик от температуры. Приведенные результаты необходимы для моделирования перераспределения внедренных атомов примеси в упругих полях различных дефектов на основе уравнений, полученных в [1].


Список литературы


1. A.V. Nazarov and A.A. Mikheev, Physica Scripta, Vol.T108 (2004), p.90-94.

2. И.В. Валикова, А.В. Назаров, Моделирование характеристик, определяющих влияние давления на концентрацию и диффузионную подвижность вакансий в ОЦК металлах. (в печати): ФММ, том 106, № 1, (2008).


ISBN 9785-5-7262-0883-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2008. Том 4