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

  1. Старостенков М.Д., Демьянов Б.Ф. // Металлофизика. 1985. Т.7. №3. С.105.
  2. Guyot P, Simon J.P. //Phys. stat. sol. a. 1976. V.38. P.207.
  3. Хирт Дж., Лоте И. //Теория дислокаций. Пер. с англ. М.: Атомиздат, 1972. 600 с.