Компьютерный эксперимент по деформации нанокристаллов системы хром-ниобий. Сообщение 1. Атомно-структурные перестройки

Abstract

В парнопотенциальном приближении проведено молекулярно-динамическое моделирование процесса растяжения нанокристаллов хрома, ниобия и бикристаллов хром-ниобий. Про­иллюстрирован атомный механизм деформации и разрушения, который зависит от ориен­тации нанокристалла относительно действующего усилия Р. В случае стартовой ориента­ции (100)┴Р действует механизм переориентации (100)┴Р → (110)┴Р. В бикристалле сна­чала деформируется ниобий, а затем происходит эстафетная передача деформации от Nb к Сг. При стартовой конфигурации (110)┴Р наблюдается фрагментация кристалла и зернограничные перестройки. В бикристалле кристаллит ниобия деформируется лишь в пределах упругой деформации; в то же время деформация со стороны хрома имеет хрупковязкий характер. При начальной конфигурации (111)┴Р наблюдается механизм чисто хрупкого разрушения. Бикристалл разрушается во всех случаях по межфазной границе. Объяснены причины таких атомно-структурных преобразований.

У парнопотенційному наближенні проведено молекулярно-динамічне моде­лювання процесу розтягнення нанокристалів хрому, ніобію та бікристалів хром-ніобій. Проілюстровано атомний механізм деформації та руйнування, який залежить від орієнтації нанокристала відносно діючого зусилля P. У разі стартової орієнтації (100)┴ P діє механізм переорієнтації (100)┴ P → (110)┴P. У бікристалі спочатку деформується ніобій, а потім має місце естафетна передача деформації від Nb до Cr. При стартовій конфігурації (110)┴P спостерігається фрагментація нанокристалів та зернограничні пере­будови. У бікристалі кристаліт ніобію деформується лише у межах пружної деформації; у той же час деформація збоку хрому має крихков’язкий харак­ тер. При початковій конфігурації (111)┴P має місце механізм крихкого руйнування. Бікристал руйнується в усіх випадках по міжфазній межі. Пояснюються причини таких атомно-структурних перетворень.

Using a paired-potential approximation, we con­ducted molecular-dynamic simulation of the tensile process in Cr and Nb nanocrystals, as well as Cr-Nb bicrystals. We describe the atomic mechanism of deformation and fracture, which depends on nanocrystal orientation toward the acting effort P. In case of the initial orientation (100)┴P, the rearrangement mechanism (100)┴P → (110)┴P takes place. In a bicrystal, Nb crystallite deformation occurs initially, followed by token passing of deforma­tion from Nb to Cr. In case of the initial configuration (110)┴P, the crystal fragmentation and grain-boundary rearrangements are observed. In a bicrystal, Nb crystallite is deformed only within the elastic strain range, whereas Cr de­formation manifests a brittle-ductile behavior. In case of the initial orientation (111)┴P, we ob­served a pure brittle fracture behavior. In all cases, fracture of bicrystals occurs along the interphase boundary. We explain the reasons for such atomic-structural transformations.