Расчет пороговых энергий атомных смещений вблизи протяженной границы раздела фаз ГПУ-Zr и ОЦК-Nb методом молекулярной динамики
Автор: Тихончев Михаил Юрьевич, Светухин Вячеслав Викторович
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Физика и электроника
Статья в выпуске: 4-4 т.14, 2012 года.
Бесплатный доступ
Работа посвящена моделированию на атомарном уровне протяженной границы раздела фаз ГПУ-Zr и ОЦК-Nb и оценке величины средней пороговой энергии смещения вблизи границы фазового раздела методом молекулярной динамики. Подготовлены многотельные потенциалы для системы Zr-Nb, при этом потенциалы для чистых Zr и Nb взяты из литературы. Рассчитаны пороговые энергии атомных смещений для однокомпонентных кристаллов ГПУ-Zr и ОЦК-Nb, а также для атомов Zr и Nb как атомов замещения в матрицах Nb и Zr соответственно. Предложена модель протяженной границы раздела фаз ГПУ-Zr и ОЦК-Nb. Межфазная область рассматриваемой границы охватывает 6 атомных слоев Zr и 2 атомных слоя Nb. При этом часть кристаллита Nb, попадающая в межфазную область, сохраняет структуру близкую к ОЦК, в то время как структура циркониевой части в межфазной области заметно искажается. Получены количественные оценки величины средней пороговой энергии смещения в области фазового раздела.
Метод молекулярной динамики, пороговая энергия смещения, пара френкеля
Короткий адрес: https://sciup.org/148201337
IDR: 148201337 | УДК: 621.039.531
Calculation of atomic displacement threshold energies near extended boundary between HCP Zr and BCC Nb by molecular dynamics method
This paper is devoted to atomistic level simulation of extended boundary between hcp Zr and bcc Nb and evaluation of average atomic displacement threshold energy in vicinity of interface by molecular dynamics method. N-body interatomic potentials are prepared for Zr-Nb system. At that the potentials for pure Zr and Nb are taken from literature. Threshold displacement energies are calculated for single-component Zr and Nb as well as for Nb and Zr substitution atoms in Zr and Nb matrix respectively. The model of extended boundary between hcp Zr and bcc Nb is suggested. The interface region of considered boundary comprises 6 atomic layers of Zr and 2 atomic layers of Nb. The Nb part of this region has structure closed to bcc. The structure of Zr part is notably distorted. The assessments of average threshold displacement energies are obtained for atoms in interface region.
Список литературы Расчет пороговых энергий атомных смещений вблизи протяженной границы раздела фаз ГПУ-Zr и ОЦК-Nb методом молекулярной динамики
- Тихончев М. Ю., Шиманский Г.А. Уточнение пороговых энергий атомных смещений для циркониевых сплавов методом молекулярной динамики//Физика и химия обработки материалов. 2005. № 2. С.5-9.
- Микроструктура и формоизменение циркониевых сплавов/В.Н. Шишов, В.А. Маркелов, А.В. Никулина, В.В. Новиков, М.М. Перегуд, А.Е. Новоселов, Г.П. Кобылянский, З.Е. Островский, А.В. Обухов//Вопросы атомной науки и техники. Серия: Материаловедение и новые материалы. 2006. Т.67. №2. С.313-328.
- Influence of Structure-phase State of Nb Containing Zr Alloys on Irradiation Induced Growth/V.N. Shishov, M.M. Peregud, A.V. Nikulina, Yu.V. Pimenov, G.P. Kobylyansky, A.E. Novoselov, Z.E. Ostrovsky, A.V. Obukhov//14 International Symposium on Zirconium in the Nuclear Industry, ASTM STP 1467, 2006, pp. 666-685 14th ASTM International Symposium on Zirconium in the Nuclear Industry, June 13-17, 2004 Stockholm
- Cостояние оболочек ТВЭЛов ВВЭР после шести лет эксплуатации/А.Е. Новоселов, С.В. Павлов, В.С. Поленок, Д.В. Марков, В.А. Жителев, Г.П. Кобылянский, А.Н. Костюченко, И.Н. Волкова//Физика и xимия обработки материалов. 2009. №2. С. 18-25
- Аверин С.А., Панченко В.Л. Влияние условий облучения на образование и эволюцию радиационных дефектов в циркониевых сплавах//Вопросы атомной науки и техники. Серия Материаловедение и новые материалы. 2006. Т.66. №1. С.24-30
- M.S. Daw, M.I. Baskes, Embedded-atom method: Derivation and application to impurities, surfaces, and other defects in metals, Phys. Rev. B 29, 1984, pp. 6443 -6453.
- M.F. Finnis, J.E. Sinclair, A simple empirical N-Body potential for transition metals. Philos. Mag., A 50, 1984, pp. 45 -55.
- V. Rosato, M. Guellopé, B. Legrand, Thermodynamical and structural-properties of FCC transition-metals using a simple tight-binding model, Philos. Mag. A 59, No 2, 1989, pp. 321 -336.
- Biersack, J. P. and Ziegler, J. F. 1982 Nucl. Instrum. Methods 141, 93
- M. I. Mendelev and G. J. Ackland, Development of an interatomic potential for the simulation of phase transformations in zirconium. Philosophical Magazine Letters, Vol. 87, No. 5, 2007, pp. 349-359.
- G.J. Ackland and R. Thetford, An improved N-body semi-empirical model for b.c.c. transition metals, Phil. Mag. A 56, 15 (1987).
- S.H. Liang, J.H. Li, B.X. Liu, Solid-state amorphization of an immiscible Nb-Zr system simulated by molecular dynamics, Computational Materials Science 42 (2008) pp. 550-557
- Christophe Domain, Ab initio modelling of defect properties with substitutional and interstitials elements in steels and Zr alloys, Journal of Nuclear Materials 351 (2006) pp. 1-19
- K. Nordlund, J. Wallenius, L. Malerba. Molecular dynamics simulations of threshold displacement energies in Fe. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, B, 2006, 246(2) pp. 322-332
- Vajda, P., Anisotropy of electron radiation damage in metal crystals, Rev. Mod. Phys., Vol. 49, No. 3, 1977, pp. 481-521.
- Hohenstein, M., Seeger, A., and Sigle, W., The anisotropy and temperature dependence of the threshold for radiation damage in gold -comparison with other FCC metals, J. Nucl. Mater., 1989, Vol. 169, pp. 33-46.
- F. Maury, P. Vajda, M. Biget, A. Lucasson, P. Lucasson, Anisotropy of the displacement energy in single crystals of molybdenum, Radiat. Effects, v. 25, no3 (1975) pp. 175 -185.
- Biget, M., Maury, F.,Vajda, P.,Lucasson, A., and Lucasson, P.,1971, Radiat. Effects, 7, 223
- Griffiths, M., 1989, J. nucl. Mater., 165, 315.
- ASTM E521, (E521-89) Practice for Neutron Radiation Damage Simulation by Charged-Particle Irradiation. Annual Book of ASTM Standards, vol. 12.02, 1995.
