Тонка структура поверхонь поділу в металах і сплавах - Автореферат

Успіхи фізики меж поділу, що були досягнуті в останні десятиріччя завдяки розробці нових високороздільних методів дослідження, дозволили одержати відповіді на ряд найважливіших питань матеріалознавства і фізики твердого тіла. Разом з тим одержані в останні роки нові дані про атомну структуру поверхонь поділу свідчать про наявність невивчених раніше особливостей їхньої структури, що грають важливу роль у формуванні фізичних характеристик матеріалів. Дослідження виконувались за темами ДКНТ: „Дослідження атомної будові потрійних стиків меж зерен та їх роль у формуванні фізико-механічних властивостей полікристалів” (номер держреєстрації 0195U029047, 1994-1995 рр.), „Дослідження атомної будові меж зерен нанокристалевих і кристалоаморфних магнітних сплавів” (номер держреєстрації 0194U025324, 1992-1995 рр.), „Дослідження нерівноважних шарів конструкційних матеріалів ядерних і термоядерних пристроїв в умовах радіаційного і механікотермічного впливу” (номер держреєстрації 0194U025313, 1992-1995 рр.), за “Програмою робіт з атомної науки і техніки Національного наукового центру “Харківський фізико-технічний інститут” на 1993-2000 рр.” (Постанова Кабінету Міністрів України 08.05-КМ/03-93), а також за проектом Науково-технологічного центру в Україні - “Розробка високопольової нанотехнології обробки поверхні металів при низьких температурах” (№1804, 2001-2004 рр.), у яких дисертантка була відповідальним виконавцем та виконавцем. Метою дисертаційної роботи є вирішення проблеми - визначення атомної будови і енергетичних характеристик меж поділу в металах і сплавах, що включає зясування фізичної природи структурних елементів міжзеренних меж і вільних поверхонь. Розробити нові високоефективні методи обробки поверхні металів і сплавів хімічно стимульованим польовим випаровуванням, які забезпечують підвищену механічну стабільність мікрообєктів, що обробляються, і досягнення атомної гладкості поверхні.Разом з тим залишається не вивченим, таким, що знаходиться за межами можливостей цих методів, питання про структуру таких найважливіших елементів морфології поверхні, якими є сходинки і зломи сходинок, що відіграють домінуючу роль у більшості фізико-хімічних процесів на поверхні. Був модернізований програмний комплекс другого покоління “Границя”, що дозволяє знаходити стабільні і метастабільні атомні конфігурації бікристалів, що містять біля 103 атомів. Заміна процедури індивідуальної релаксації в реальному просторі більш 103 атомів пошуком оптимальних жорстких зсувів порядку десяти примежевих атомних шарів дозволяє на кілька порядків збільшити швидкість розрахунків і в деяких випадках одержати строгу аналітичну базу для наступного розгляду фізико-механічних характеристик меж зерен. На межі ?9 {114} 38,9° у процесі дрібномасштабних зсувів у межах ±3A вздовж площини {114} в напрямку з наступною поатомною релаксацією реалізовувалися тільки два метастабільних стани меж S1 і S2, що відповідають значенням жорсткого зсуву ґраток суміжних зерен на 2,06 і 2,58 A, що були виявлені раніше. Аналіз атомної конфігурації ядра дислокації показує, що на межі здійснюється поліморфне перетворення модифікації межі S1 у S2 шляхом переміщення часткової крайової зерномежевої дисконекції а/18 . Компютерні експерименти по зерномежевій адсорбції вакансій показали, що енергія утворення вакансій на когерентних симетричних межах зерен позитивна, тобто "структурних" вакансій не виявлено.Одержані в роботі експериментальні дані і результати компютерного моделювання, розвинуті в ній уявлення про фізичну природу процесів на поверхнях поділу забезпечили рішення проблеми визначення тонкої атомної структури меж поділу в металах і сплавах, а також розробку фізичних основ методів формування поверхні. Побудована узагальнена аналітична модель скомпенсованих лінійно розподілених поверхневих сил, що задовільно описує поля пружних деформацій біля меж зерен широкого класу (меж двійників, симетричних спеціальних меж зерен і меж зерен загального типу). Виявлено явище некінкового польового випаровування атомів на щільноупакованих гранях, що полягає в кращому випаровуванні не атомів на зломах сходинок, яким властива аномально висока стабільність, а сусідніх з ними атомів. Встановлено, що аномальне зростання швидкості низькотемпературного польового випаровування атомних комплексів на грані (211) монокристалів вольфраму зі зменшенням їхніх розмірів звязано із змінами субатомних зсувів атомів на сходинках. Систематичні дослідження анізотропії низькотемпературного польового випаровування металів з ОЦК ґратками - вольфраму і ГЦК ґратками - іридію показали, що мінімальний поріг значення напруженості поля, що випаровує, спостерігається в області виходу на поверхню полюсів щільноупакованих площин, що характеризуються максимальними значеннями міжплощинних відстаней.

.ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ