Влияние кристаллографической ориентации на закономерности размерного эффекта при растяжении нанопроволоки молибдена

Abstract

Методом молекулярной динамики установлены закономерности влияния диаметра нанопроволок Mo на их прочность для трёх кристаллографических ориентаций [100], [110] и [111] при двух температурах 77 и 300 К. Обнаружено существование размерного эффекта при диаметрах образцов, меньших 4 нм. Для цилиндрических нанообразцов ориентации [100] размерный эффект проявляется в увеличении прочности на 17% при уменьшении диаметра образца с 4 до 1 нм. В то же время при растяжении этих нанообразцов в направлениях [110] и [111] наблюдается аномальный размерный эффект, который проявляется в падении прочности до 14%. Показано, что причиной существования этих противоположных тенденций в проявлении размерного эффекта является образование в наноразмерном образце различных типов дефектов, а именно, неравновесных двойников при растяжении в направлении [100] и неравновесных дислокаций при растяжении в направлениях [110] и [111].

Методою молекулярної динаміки встановлено закономірності впливу діяметра нанодроту Mo на його міцність для трьох кристалографічних орієнтацій [100], [110] і [111] при двох температурах 77 і 300 К. Виявлено наявність розмірного ефекту при діяметрах зразків, менших за 4 нм. Для циліндричних нанозразків з орієнтацією [100] розмірний ефект проявляється у збільшенні міцности на 17% при зменшенні діяметра зразка з 4 до 1 нм. У той же час при розтягненні цих нанозразків у напрямках [110] і [111] спостерігається аномальний розмірний ефект, який проявляється у падінні міцности до 14%. Показано, що причиною наявности цих протилежних тенденцій у прояві розмірного ефекту є утворення в нанорозмірному зразку різних типів дефектів, а саме, нерівноважних двійників при розтязі в напрямку [100] і нерівноважних дислокацій при розтязі в напрямках [110] та [111].

The influence of diameter of the Mo single-crystal nanowires on their strength for the three crystallographic orientations [100], [110] and [111] at temperatures of 77 and 300 K is revealed by means of the use of molecular-dynamic simulations. The existence of size effect in samples with diameter less than 4 nm is discovered. For cylindrical nanospecimen with the [100] orientation, size effect consists in the increase of strength by 17% with sample diameter decreasing from 4 to 1 nm. At the same time, when these nanospecimens are stretched along the [110] and [111] directions, an anomalous size effect is observed that manifests itself in a strength decreasing up to 14%. As shown, the reason for existence of these opposite tendencies in the manifestation of size effect is formation of different types of defects in nanosize specimens, namely, non-equilibrium twins under tension along the [100] direction and non-equilibrium dislocations under tension along the [110] and [111] directions.