ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ЭНЕРГИИ ГРАНИЦЫ ЗЕРНА НАКЛОНА В УПОРЯДОЧЕННОМ СПЛАВЕ Au3Cu
Векман А.В.
Алтайский государственный технический университет им. И.И.Ползунова
В настоящей работе проведено исследование зависимости энергии границы зерна (ГЗ) наклона от угла разориентации в сплавах со сверхструктурой Au3Cu. Осью поворота является направление [100], углы поворота составляют 140¸ 180 с шагом 0,10.
Межатомное взаимодействие аппроксимировалось парным эмпирическим потенциалом Морза [1]. Энергия дефекта определялась как разность энергий идеального кристалла и кристалла с дефектом. При расчетах энергии учитывалось взаимодействие атомов в четырех координационных сферах.
Ось поворота [100] проходила через совпадающие узлы двух разориентированных решеток. Совпадающий узел служит началом отсчета. Модельный бикристалл с дефектом имеет размеры, позволяющие провести расчеты ГЗ вдоль оси поворота на один период идентичности, вдоль ГЗ – на расстояние 220 нм. Средняя энергия E определялась с учетом всей площади рассчитанной ГЗ.
При образовании ГЗ наклона часть атомов сближается, что резко повышает энергию дефекта. Такая граница является термодинамически невыгодной и должна релаксировать. Исследовали два варианта релаксации: вводя локализованные вакантные узлы путем удаления одного из сблизившихся атомов в глубь кристалла и формируя “распреде-ленные” вакансии [2]. Средняя энергия ГЗ достигает минимального значения после удаления атомов, расстояние между которыми 0,7¸ 0,9 радиуса первой координационной сферы.
Для большинства углов поворота в данном интервале граница имеет апериодическую структуру, что объясняет осциллирующую зависимость от угла разориентации зерен в отличие от дислокационной модели [3]. Границы с углами 14,25 0, 16,26 0 и 17,49 0 являются границами специального типа с S =65, 25 и 173 соответственно. Результаты компьютерного расчета показали, что для границ специального типа средняя энергия дефекта резко уменьшается (рис. 1), что подтверждается экспериментальными исследованиями.
Рис.1. Зависимость средней энергии ГЗ от угла разориентации:
D - с локализованными и o - с распределенными вакансиями
Рис. 2. Энергия ГЗ вблиз границы специального типа: D - с локализованными и o - с распределенными вакансиями
В данной работе также проведено исследование зависимости средней энергии в интервале углов, близких к специальной границе с S =25 (Q =16,260) с шагом 0,010 (рис. 2). Несимметричный вид графика можно объяснить изменением периода идентичности атомной структуры.
Литература