Физика

Моделирование каскадов атомных смещений в деформированной модели ГПУ-циркония методом молекулярной динамики. Оценка влияния деформации на дефектную структуру

П. Е. Капустин, В. В. Светухин, М. Ю. Тихончев

Научно-исследовательский технологический институт имени С. П. Капицы, Ульяновский государственный университет, Ульяновск

Аннотация: Актуальность и цели. В настоящей работе рассматривается влияние гидростатической и одноосной деформации модельного кристаллита ГПУ-циркония на его дефектную структуру, сформированную в результате прохождения каскада атомных смещений с энергией первично выбитого атома (ПВА) 10 кэВ. Для одноосного деформирования были выбраны следующие направления: $[23\: \overline{46}\: 23\: 27]$, $[\overline{1}\: 2\:\overline{1}\: 3]$, $[4\: \overline{5}\: 1\: 0]$, $[2\: 1\: \overline{3}\: 0]$. Степень деформирования модельного кристаллита составляла 0,1, 0,5 и 1 % обоих знаков. Материалы и методы. В работе рассматривается гидростатическая и одноосная деформация кристаллита ГПУ-циркония. Компьютерное моделирование осуществлялось с помощью метода молекулярной динамики с применением многотельного потенциала межатомного взаимодействия. Результаты. Получены численные значения энергии формирования точечных дефектов при температуре 0 К. Зависимость числа выживших пар Френкеля от степени деформации модельного кристаллита не была установлена. Анализ кластеризации дефектов показал, что преимущественно формируются одиночные дефекты. Кластеры большого размера (>20 дефектов на кластер) представлены преимущественно вакансиями. Выводы. Выявлена линейная зависимость энергии формирования от степени деформации модельного кристаллита. Наибольшие размеры кластеров дефектов были получены в деформированном состоянии, таким образом, деформирование модельного кристаллита способствует увеличению размеров формируемых кластеров. Установлено, что доля кластеризованных вакансий превышает долю собственных междоузельных атомов (СМА), а средний размер вакансионного кластера превышает средний размер СМА кластера.

Ключевые слова: цирконий, деформация, энергия формирования, каскады атомных смещений, кластеризация дефектов.

УДК: 544.022.342, 544.022.344.2

DOI: 10.21685/2072-3040-2016-3-8