Korchuganov A.   Kryzhevich D.S.   Zolnikov K.P.   Psakhie S.  

Влияние дефектов структуры на отклик ОЦК-железа при наноиндентировании

Reporter: Korchuganov A.

Проведено молекулярно-динамическое моделирование отклика кристаллитов железа с ОЦК решеткой при наноиндентировании. Межатомное взаимодействие описывалось многочастичными потенциалами, полученными в приближении Финниса-Синклера. Нагружение образцов осуществлялось индентором в форме цилиндра. Скорость индентирования составляла 1 м/с, радиус индентора – 10 А. Расчеты проводились при температуре 300 К. Моделируемые образцы имели форму параллелепипеда. В качестве индентора использовалось внешнее отталкивающее поле. Ось индентора была направлена параллельно нагружаемой поверхности кристаллитов. В направлении оси индентора моделировались периодические граничные условия. Нагружаемая грань задавалась как свободная поверхность, в то время как нескольким атомным слоям противоположной к ней грани кристаллита запрещалось смещаться в направлении индентирования. Боковые грани кристаллитов моделировались как свободные поверхности. Для идентификации атомов, вовлеченных в формирование локальных структурных изменений при нагружении кристаллитов, использовался приведенный вектор смещений. Влияние поверхностей раздела на отклик материала при наноиндентировании изучалось на примере образца с межзеренной границей.
Расчеты показали, что межзеренная граница препятствует распространению дефектов структуры, генерируемых при наноиндентировании, из нагружаемого зерна в соседнее. Обнаружено, что деформация нагружаемого зерна приводит к генерации локальных структурных перестроек не только в зоне контакта, но и в межзеренной области. Выход дефектов структуры на свободную поверхность моделируемых кристаллитов ведет к образованию ступеньки. Анализ дефектообразования показал, что в образцах, содержащих вакансии и поры, генерация локальных структурных изменений начинается при меньшей глубине вдавливания индентора чем в кристаллите с идеальной структурой.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ №11-08-00680-а.