Кинетика адиабатической кристаллизации аморфного железа по данным компьютерного эксперимента Воронежский государственный технический университет Научный руководитель: Косилов Александр Тимофеевич, Доктор физико-математических наук Методом молекулярной динамики (МД) в приближении эмпирического парного потенциала Пака-Дояма изучена кристаллизация модели аморфного железа в адиабатических условиях. Предварительно была построена МД модель жидкого железа при Т=1823 К с реальной плотностью 7030 кг/м 3 . Модель содержала 2000 атомов в основном кубе с периодическими граничными условиями. Методика МД расчета состояла в численном интегрировании уравнений движения с временным шагом D t=1,523Ч 10-15с по алгоритму Верле в скоростной форме.Аморфное состояние получали "мгновенной" закалкой (методом статической релаксации (СР) модели расплава, предварительно увеличив ее плотность до значения 7800 кг/м 3 , плотность выбирали в соответствии с данными для a -Fe с учетом поправки ~ 1% на аморфизацию).Далее система методом МД подвергалась изохронному отжигу, периодическая процедура которого сводилась к ступенчатому повышению температуры на 20 К, поддержанию этой температуры в системе на протяжении 1000 D t и последующему отжигу в адиабатических условиях в течении 19000D t. Таким образом продолжительность одного периода составляла 20000D t или 3,046 10-11 с, а скорость нагрева составляла ~ 6,6Ч 1011 К/с.Нагрев модели проводили до Т=1100 К. Затем был проведен. В процессе адиабатического отжига при этой температуре, временные зависимости потенциальной энергии и произведения давления на объем претерпевали скачки в интервале t= 2,2845 10-11 ё 3,3506 10-11 с, характерные для фазовых переходов первого рода рис.1. Положение пиков парной функции радиального распределения атомов, а также расчет угловых корреляционных функций, описывающих распределение углов между парами ближайших соседей и центром многогранника, свидетельствуют о том, что образовалась кристаллическая фаза с ОЦК -решеткой. Это же подтверждает анализ распределения МВ по типу. Напомним, что отдельный МВ можно описать совокупностью чисел nq, равных числу граней, имеющих q-сторон (n3-n4-n5-...). При кристаллизации доля атомов, координация вокруг которых характеризуется МВ (0-6-0-8) (кубоктаэдр - ячейка Вигнера-Зейтца ОЦК-решетки), увеличивается более чем в 100 раз и достигает величины ~ 90 %. рис.2.рис.1. рис.2. |
(c) АСФ России, 2001 |