The work is devoted to study of the structure and diffusion of point defects at grain boundary (GB). Molecular dynamics simulations are carried out on the example of Mo bicrystal. The interaction between atoms is described within embedded atom method potential. High mobility of the tilt GB is revealed, which is explained by the effect of coupling grain boundary motion to shear deformation or sliding of crystallites. The structures of self point defects are similar to the structure of crowdion and dumbbell in bulk Mo. The rotation of such defects is observed, which can be the mechanism of the migration along GB. The tendency of clustering of self interstitial atoms (SIA) is revealed. The stable configurations of Xe atom at GB are in the complexes with one (XeV) and two vacancies (XeV2), which is similar to behavior in bulk material. The spontaneous formation of XeV2 from XeV occurs by the additional interstitial formation due to small formation energy of SIA. The comparison of GB and bulk results allows us to conclude that the mechanisms of diffusion at GB and in bulk are similar.
molecular modeling, material sciences, diffusion, grain boundaries, polycrystalline
В работе исследуется структура и диффузия дефектов на межзеренной границе (МЗГ). Молекулярно-динамические расчеты проведены на примере бикристалла молибдена, межатомное взаимодействие в котором описывается в рамках метода погруженного атома. Выявлена высокая подвижность МЗГ наклона, которая объясняется эффектом сопряжения межзеренного проскальзывания и миграции границ. Структура собственных дефектов Mo на МЗГ аналогична «краудиону» и «гантели» в объеме кристалла, выявлена их способность к поворотам, что, вероятно, является одним из механизмов миграции дефекта вдоль МЗГ. Обнаружена тенденция к образованию кластеров межузельных атомов на МЗГ. Ксенон на МЗГ в Mo находится в комплексах Xe – вакансия, Xe – дивакансия, что аналогично поведению Xe в объеме кристалла. Из-за малой энергии образования собственного межузельного атома на МЗГ возможен спонтанный переход комплекса Xe – вакансия в Xe – дивакансия с «выбиванием» межузельного Mo. Сопоставление результатов сданными для диффузии в объеме кристалла позволяет сделать предположение о сходстве диффузионных процессов в объеме и на границе.
молекулярное моделирование, материаловедение, диффузия, межзеренные границы, поликристаллы
