CC BY
33
Список использованной литературы
1. ГОСТ 54145-2010 Менеджмент рисков. Руководство по применению организационных мер безопасности и оценки рисков. Общая методология.
2. Руководство по определению зон воздействия опасных факторов аварий с сжиженными газами, горючими жидкостями и аварийно химически опасными веществами на объектах железнодорожного транспорта.
3. Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках / И.Ф. Безродный, В.А. Меркулов, А.В. Мариков. - М., 1999. - 40 с.
4. ГОСТ Р 12.3.047-98. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования
5. Приказ МЧС РФ от 10 июля 2009 г. № 404 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах».
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АТОМНОЙ СТРУКТУРЫ НЕКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ HF-W
Ю.В. Бармин, доцент, к.ф.-м.н.
А.В. Бондарев, доцент, к.ф.-м.н.
Воронежский государственный технический университет, г.Воронеж
А.И. Бочаров, начальник отдела А.В. Кочегаров, профессор, д.т.н.
Воронежский институт ГПС МЧС России, г.Воронеж
Исследование атомной структуры аморфных металлических сплавов (АС) имеет важное значение для понимания физико-химических свойств этих сплавов [1]. В частности, необходимо изучение зависимости параметров ближнего порядка АС от концентрации составляющих его элементов. Для решения такой задачи часто применяют методы атомистического компьютерного моделирования (молекулярная-динамика, метод Монте-Карло), которые позволяют получить гораздо больше информации об особенностях атомной структуры неупорядоченных систем по сравнению с экспериментальными методами [1].
Известно, что важную роль в структурной организации двухкомпонентных аморфных сплавов типа металл-металл играют плотноупакованные икосаэдрические атомные конфигурации [2], содержащие оси пятого порядка, запрещенные для кристаллов. Характер локального упорядочения атомов в неупорядоченных средах обычно
изучают путем построения и последующего статистического анализа многогранников Вороного (МВ) [3], форма и размеры которых характеризуют ближайшее атомное окружение.
В работе были построены молекулярно-динамические модели аморфных сплавов Щоо.*^ (х = 16, 36, 48, 57, 61, 68 ат. %) и определены концентрационные зависимости основных параметров топологического ближнего порядка. Установлена доля различных многогранников Вороного в структуре данных сплавов. Методом молекулярной динамики построены модели атомной структуры АС Ж100_хЖх (х = 16, 36, 48, 57, 61 и 68 ат. %), содержащие 30000 атомов. Моделирование осуществлялось в кубической ячейке с периодическими граничными условиями. Для описания межатомного взаимодействия в исследуемой системе использовался эмпирический парный потенциал в виде полинома четвертой степени [4], параметры которого определялись по значениям равновесного межатомного расстояния, энергии атомизации и модуля объемного сжатия компонентов сплава.
Численное интегрирование уравнений движения осуществлялось по скоростному алгоритму Верле с временным шагом 2-10-15 а Релаксация осуществлялась в течение 5000 временных шагов (до достижения равновесия), с поддержанием постоянной температуры 300 К.
Изучение атомной структуры построенных моделей осуществлялось путем расчета и анализа полных и парциальных функций радиального распределения атомов, а также статистико-геометрического анализа на основе многогранников Вороного.
Парные функции распределения атомов g(r), рассчитанные для моделей, достаточно хорошо согласуются с результатами рентгенодифракционного исследования, что подтверждает адекватность моделей и используемого потенциала.
Значения параметров топологического ближнего порядка (радиусов координационных сфер Яь среднеквадратического отклонения положений атомов в первой координационной сфере а(г1) и координационного числа первой сферы Z1), определенные по функциям g(r).
Значения радиусов координационных сфер систематически меняются с изменением состава сплава (уменьшаются с ростом доли атомов меньшего диаметра), однако относительные радиусы координационных сфер Я/Яь среднеквадратическое отклонение и координационное число остаются постоянными.
Композиционный порядок изучался путем построения парциальных парных функций распределения атомов. Парциальные радиусы первых координационных сфер и среднеквадратическое отклонение положений атомов в первой сфере от состава сплава практически не зависят.
Минимальное количество икосаэдров (12% от всех многогранников) приходится на концентрацию вольфрама x = 48 ат. %, а максимальное (13,4%) - на концентрацию x = 61 ат. %.
Таким образом, методом молекулярной динамики были построены модели атомной структуры некристаллических сплавов системы Hf-W. Рассчитанные функции радиального распределения атомов находятся в хорошем согласии с экспериментом. Установлено, что основные параметры топологического (относительные радиусы координационных сфер, координационное число первой сферы) и композиционного (радиусы первых координационных сфер) ближнего порядка практически не зависят от концентрации составляющих сплав элементов. Важную роль в структурной организации играют икосаэдрические координационные многогранники: доля МВ с индексом (0-0-12-0) в исследуемых сплавах составляет не менее 12%.
Список использованной литературы
1. Полухин В.А., Ватолин Н.А. Моделирование аморфных металлов. М.: Наука, 1985. - С. 236-289.
2. Анализ икосаэдрических кластеров в модели аморфного рения //В.В Ожерельев, А.Т Косилов, А.И Бочаров, Ю.В Бармин, Вестник ВГТУ, 2011. - Ч. 7. - С. 59-61.
3. Медведев Н.Н. Метод Вороного-Делоне в исследовании структуры некристаллических систем / Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. - С. 137-141.
4. Батаронов И.Л., Бондарев А.В., Бармин Ю.В. Компьютерное моделирование атомной структуры аморфных металлических сплавов // Изв. РАН. Сер. физ. 2000. Т. 64. № 9. - С. 1666-1670.
