МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ДИСЛОКАЦИЙ НА МЕЖФАЗНОЙ ГРАНИЦЕ В ЖЕЛЕЗЕ ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРНОГО ИМПУЛЬСА: 10.25712/ASTU.1811-1416.2024.02.003

Артем Владимирович  Маркидонов; Михаил Дмитриевич Старостенков; Анастасия Николаевна  Гостевская; Дмитрий Анатольевич  Лубяной; Павел Васильевич  Захаров

Авторы

Артем Владимирович Маркидонов Кузбасский гуманитарно-педагогический институт Кемеровского государственного университета, ул. Циолковского, 23, 654041, Новокузнецк, Россия; Сибирский государственный индустриальный университет, ул. Кирова, 42, 654006, Новокузнецк, Россия https://orcid.org/0000-0002-4566-528X
Михаил Дмитриевич Старостенков Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, пр. Ленина, 46, 656038, Барнаул, Россия https://orcid.org/0000-0002-6326-7613
Анастасия Николаевна Гостевская Сибирский государственный индустриальный университет, ул. Кирова, 42, 654007, Новокузнецк, Россия https://orcid.org/0000-0002-7328-5444
Дмитрий Анатольевич Лубяной Филиал Кузбасского государственного технического университета им. Т.Ф. Горбачева в г. Прокопьевске, ул. Ноградская, 19А, 653039, Прокопьевск, Россия https://orcid.org/0000-0001-9773-3558
Павел Васильевич Захаров Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, ул. Политехническая, 29, 195251, Санкт-Петербург, Россия https://orcid.org/0000-0002-6410-1594

Ключевые слова:

модель, кристалл, поверхность, межфазная граница, дислокация

Аннотация

Под воздействием лазерных импульсов возможны значительные изменения микроструктуры поверхностных слоев материалов, в частности под облученной поверхностью может наблюдаться протяженный дислокационный слой. При этом предлагаются различные механизмы образования дислокаций в данном случае. Очевидно, что более полное понимание первопричин возникновения дислокаций является актуальной задачей и ее решение может найти свое практической применение. Сложность прямых наблюдений изучаемых процессов не позволяет проводить всестороннее исследование, поэтому в данном случае с успехом применяются численные эксперименты с применением методом компьютерного моделирования. В данной работе представлены результаты моделирования структурных изменений, возникающих при имитации воздействия на поверхность кристалла железа лазерных импульсов с различной плотностью энергии, и сопровождающихся образованием дислокаций. В основе модели лежит приближение, которое предполагает, что воздействие лазера приводит лишь к нагреву облученного материала. Для проведения исследования применялся метод молекулярной динамики с использованием потенциала межчастичного взаимодействия, рассчитанного в рамках метода погруженного атома. В ходе моделирования в расчетной ячейке возникала межфазная граница, которая является источником механических напряжений. Ее особенностью является наличие кривизны поверхности, приводящей к неравномерности распределения напряжений. Высказывается предположение, что именно благодаря этому создаются необходимые условия для образования дислокаций. В работе визуализирован процесс зарождения и последующего роста дислокаций, а также дислокационная реакция. Выполнены оценки изменения длины дислокаций при различных вариациях начальных условий и параметров моделирования. Возможно, результаты исследования найдут свое применение при описании процессов, протекающих при высокоэнергетическом воздействии на твердое тело.