Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,087

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НА АТОМНОМ УРОВНЕ. НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МЕТАЛЛОВ ATOMISTIC SIMULATIONS IN NANOCRYSTALLINE METALS.

Борисова М.З., Яковлева С.П.
Нанокристаллические металлические материалы обладают рядом уникальных свойств. Повышенные прочностные свойства наряду с сохранением пластичности этих материалов дают им неоспоримое преимущество перед обычными крупнозернистыми материалами. Это обусловлено масштабными эффектами, вызванным малым размером зерна и значительной долей границ зерен. В то время как в поликристаллических материалах, с размером зерна порядка нескольких мкм, пластическая деформация имеет дислокационную природу, в наноматериалах плотность дислокаций в объеме зерна крайне низка и большую роль при деформации играет зернограничная фаза.

Для понимания элементарных актов и механизмов развития пластической деформации в нанокристаллических материалах возможно применение компьютерного моделирования на атомном уровне высокой размерности. Для чистых материалов, для которых известны значения межатомного потенциала, проводиться молекулярно-динамическое компьютерное моделирование, рассматривающее структуру на атомном уровне. Образцы разрабатываются с использованием стохастической процедуры, другими словами объем моделируемой ячейки заполняется нанозернами с произвольным расположением и ориентацией, в соответствии с конструкцией Воронова. Образцы содержат от 6*106 атомов, в зависимости от размера зерна (max. 20 нм) и от числа зерен (min. 125 зерен). При моделировании механических свойств наноматериалов согласуются внутризеренные (дислокационные) и межзеренные (зернограничное проскальзывание) механизмы деформации. При малых размерах зерна дислокации не могут войти в объем зерна из-за больших энергетических затрат, связанных с преодолением сил линейного натяжения. В образцах с размером зерен 12 нм и выше наблюдается аккомодационный механизм деформации: эмиссия и скольжение дислокаций. С увеличением размера зерна происходит смена основного механизма деформации - от зернограничного проскальзывания к дислокационному. Наиболее вероятным механизмом при низких температурах представляется зернограничное проскальзывание. Таким образом, задавая размер зерна и температуру испытания можно рассчитать напряжение течения на определенной стадии процесса деформации. Моделирование на атомном уровне раскрывает связи структурных особенностей материалов с их механическими свойствами, позволяет предсказать и объяснить экспериментальные данные и дает новую почву для развития теоретических знаний о материи.


Библиографическая ссылка

Борисова М.З., Яковлева С.П. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НА АТОМНОМ УРОВНЕ. НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МЕТАЛЛОВ ATOMISTIC SIMULATIONS IN NANOCRYSTALLINE METALS. // Фундаментальные исследования. – 2004. – № 6. – С. 108-108;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=6419 (дата обращения: 08.08.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074