МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УМЕНЬШЕНИЯ ПОРИСТОСТИ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ОЦК КРИСТАЛЛА, ВЫЗВАННОЙ ВОЗДЕЙСТВИЕМ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ

10.25712/ASTU.1811-1416.2023.02.003

Аннотация

Более полное понимание процессов взаимодействия лазерного излучения с веществом может способствовать развитию технологий лазерного синтеза материалов с уникальными свойствами, наноструктурирования поверхностей обрабатываемых твердых тел и так далее. Затруднения, связанные с прямыми наблюдениями различных быстропротекающих процессов, способствуют развитию применения методов компьютерного моделирования для их изучения. В данной работе представлены результаты моделирования процессов уменьшения пористости поверхностных слоев железа, которая образовалась в результате лазерного импульсного воздействия. Исследование проводилось с применением потенциала, рассчитанного в рамках метода погруженного атома. Изучаемая модель подвергалась структурному анализу с применением апробированных алгоритмов, позволяющему количественно оценить площадь поверхности пустот в объеме кристалла. Рассматривались расчетные ячейки, содержащие пустоты в аморфной области, которые остаются устойчивыми при охлаждении модели, соответствующему процессу естественного охлаждения твердого тела в окружающей среде, что описывается математическим выражением. Очевидным подходом избавления от дефектов является отжиг твердого тела. Показано, что после отжига при температуре, значение которой не превышает половину от температуры плавления, поры сохраняются. Учитывая, что основным механизмов уменьшения пористости рассматривается диффузионно-вязкое течения вещества в пустоты, и тот факт, что диффузия в аморфной фазе происходит более интенсивно, чем в кристаллической, необходимо было создать в модели условия, когда при заданной температуре процесс кристаллизации замедляется. Подобные условия были достигнуты путем деформирования расчетной ячейке. В результате показано, что и при сжатии, и при растяжении наблюдается уменьшение пустот