Фундаментальные проблемы современного материаловедения,  2022,  том 19,  №1, 17-24

 

Николай Николаевич Медведев1†, Михаил Дмитриевич Старостенков2, Павел Васильевич Захаров3, Маргарита Олеговна Сысоева4

Упругие волны и их столкновения с N-краудионами в 3D компьютерной модели ГЦК кристалла Ni

1,4 Бийский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. Ползунова», ул. Трофимова, 27, 659305, Бийск, Россия
2 Алтайский государственный технический университет им. Ползунова, пр. Ленина, 46, 656038, Барнаул, Россия
3 Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, ул. Политехническая, 29, 195251, Санкт-Петербург, Россия
3 Алтайский государственный гуманитарно-педагогический университет им. В.М. Шукшина, ул. Владимира Короленко, 53, 659333, Бийск, Россия
1 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0002-6040-6323
2 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0002-6326-7613
3 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0002-6410-1594
4 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

В данной работе посредством метода молекулярной динамики с использованием потенциала Морзе, рассматриваются условия возбуждения продольных упругих волн в различных направлениях и результаты их столкновений с N-краудионами в 3D компьютерной модели ГЦК решётки кристалла Ni. Известно, что любые возмущения в кристаллической решетке безграничного кристалла возбуждают лишь продольные волны. В тех случаях, когда модельная ячейка представляет собой вытянутый прямоугольный параллелепипед, продольная волна, распространяющаяся вдоль направления плотной упаковки атомов под углом к наиболее протяжённой стороне ячейки, испытывает многократные отражения от стенок, в результате чего у этой волны появляется поперечная составляющая относительно наиболее протяжённой грани модельной ячейки. Моделировалось встречное столкновение этой волны и обладающего сверхзвуковой скоростью N-краудиона, включающего в себя два или три междоузельных атома. Скорости N-краудионов варьировались в диапазоне от 1,3×104 до 1,8×104 м/c. Во всех случаях после столкновения N-краудиона с волной, имеющей поперечную составляющую, происходила перестройка N-краудиона в краудионный комплекс, ориентированный вдоль направления движения продольной волны, испытывающей многократные отражения от стенок модельной ячейки.

Ключевые слова: метод молекулярной динамики, упругие волны, краудион, краудионный комплекс, кристаллическая решётка.

УДК 538.913; 539.8

DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2022.01.002


 

Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia

(Basic Problems of Material Science (BPMS)) Vol. 19, No.1 (2022) 17-24

 

Nikolay N. Medvedev1†, Mikhail D. Starostenkov2, Pavel V. Zakharov3, Margarita O. Sysoeva4

Elastic waves and their collisions with N-crowdions in 3D computer model of HCC Ni crystal

1,4 Biysk Technological Institute (branch) of the Altay State Technical University, Trofimov Str., 27, Biysk, 659305, Russia
2 I.I. Polzunov Altai State Technical University, Lenin Pr., 46, Barnaul, 656038, Russia
3 Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Polytechnicheskaya Str., 29, St. Petersburg, 195251, Russia
3 Shukshin Altai State University for Humanities and Pedagogy, Vladimira Korolenko Str., 53, Biysk, 659333, Russia
1 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0002-6040-6323
2 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0002-6326-7613
3 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0002-6410-1594
4 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

In this paper the conditions of excitation of longitudinal elastic waves in different directions and the results of their collisions with N-crowdions in a three-dimensional computer model of the HCC lattice of Ni crystal are considered by molecular dynamics using the Morse potential. It is known that any perturbations in the crystal lattice of a boundless crystal excite only longitudinal waves. When the model cell is an elongated rectangular parallelepiped, the longitudinal wave propagating along the direction of the dense packing of atoms at an angle to the most elongated side of the cell experiences multiple reflections from the walls resulting in a transverse component of this wave relative to the longest face of the model cell. A counter collision of this wave with N-crowdion having supersonic velocity and consisting of two or three interstitial atoms was modeled. The velocities of N-crowdions ranged from 1.3×104 to 1.8×104 m/s. In all cases, after N-crowdion collision with a wave having a transverse component, N-crowdion was rearranged into a crowding complex oriented along the direction of the longitudinal wave, which experienced multiple reflections from the walls of the model cell.

Keywords: molecular dynamics method, elastic waves, crowdion, crowdion complex, crystal lattice.