Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ОБРАЗОВАНИЯ КОМПЛЕКСОВ ВАКАНСИЙ В ДВУМЕРНЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ НА КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ

Суппес В.Г.
В данной работе рассматривается одна из программ компьютерного лабораторного комплекса по физике твердого тела [1-4]. Студентам выдается одно из следующих заданий:
  1. Исследовать условия образования комплексов вакансий различного типа в зависимости от расстояния между ними (номер координационной сферы) для твердого раствора Ni3Al.
  2. Исследовать условия образования комплексов вакансий различного типа в зависимости от расстояния между ними (номер координационной сферы) для твердого раствора Ni3Fe.
  3. Исследовать условия образования комплексов вакансий различного типа в зависимости от расстояния между ними (номер координационной сферы) для твердого раствора Cu3Au.
  4. Изучение изменений энергии системы при наличии вакансионных комплексов различного типа и различной конфигурации.

Приведенные выше задания не исчерпывают возможностей программы.

Рассмотрим порядок выполнения одного из таких заданий:

Исследовать условия образования комплексов вакансий различного типа для твердого раствора Cu3Au.

Порядок выполнения:

1.Запустить программу smvtr.exe.

2.Выбрать твердый раствор ( Ni3Al, Ni3Fe, Cu3Au).

3.Задать размеры расчетной ячейки. Для этого необходимо задать число атомов в рядах ячейки по осям X и Y (рекомендуется примерно 24´24) (минимальное значение по осям X и Y - 12, максимальное - 100).

4.Задать число вакансий в окне "Число вакансий" (минимальное значение - 0, максимальное - 2).

5.Если число вакансий будет равно 2, то необходимо задать расстояние между вакансиями, равное радиусу координационной сферы (минимальное значение - 1, максимальное - 5).

6.Если есть вакансии, тогда необходимо выбрать тип вакансий из списка (Ni, Al, Fe, Cu, Au, или их комплексы-Ni-Ni, Al-Al, Fe-Fe, Ni-Al, Cu-Au, Ni-Fe). Если нет конфигурации с соответствующей сортам атомов и заданному расстоянию, то выдается сообщения об ошибке. Например, в сплаве Ni3Al возможна конфигурация с дивакансией типа Al-Al только на расстоянии, равном третьей координационной сферы.

7. Для ввода данных нажать кнопку "Установить параметры".

8. Запуск эксперимента осуществляется нажатием кнопки "Пуск". В результате расчета можно получить значение полной энергии системы.

9. Задавая различные расстояния между вакансиями и повторяя пункты 4-7 получить значение энергии системы в зависимости от количества вакансий и расстояния между ними. Записать полученные значения в таблицу.

10. Вычислить значение энергии «разорванных» межатомных связей для атома сорта A (или сорта B):

11. Найти значения энергии образования вакансии сорта А (или сорта B) соответственно равна разности энергий кристалла, содержащего вакансию типа A , и идеального кристалла , за вычетом половины энергии связей, восстановившихся на поверхности кристалла:

.

Энергией образования вакансии называется разность энергий кристалла, содержащего заданное число N атомов и одну вакансию, и бездефектного кристалла, содержащего то же количество атомов.

12. Вычислить значения энергии образования дивакансии типа AB соответственно равна разности энергий кристалла, содержащего вакансию, и идеального кристалла, за вычетом половины энергии связей, восстановившихся на поверхности кристалла:

.

13. Вычислить значения энергии связи двух одиночных вакансий в дивакансию :

 .

14. Построить график изменения энергии связи двух одиночных вакансий в комплекс в зависимости от расстояния между вакансиями. Для обработки компьютерного эксперимента использовать электронные таблицы или среду MathCad.

15. Сравнить полученное значение со справочным.

Таблица 1. Результаты эксперимента (Система Cu3Au)

тип вакансий

число вакансий m

E0, эВ энергия идеального кристалла

E, эВ Энергия системы

E1, эВ энергия разорванных связей

E2 эВ энергия образования

E3, эВ энергия связи

Расстояние между вакансиями n

Cu

0

-823,829

 

 

 

 

0

 

1

 

-821,041

2,788

1,394

 

0

Au

1

 

-820,747

3,082

1,541

 

0

Au-Au

2

 

-817,694

 

3,053

-0,118

3

Cu-Au

2

 

-818,369

 

2,525

0,41

1

 

 

 

-818,03

 

2,864

0,071

2

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

-817,962

 

2,932

0,003

4

 

 

 

-817,961

 

2,933

0,002

5

Cu-Cu

2

 

-818,61

 

2,431

0,504

1

 

 

 

-818,311

 

2,436

0,499

2

 

 

 

-818,277

 

2,764

0,171

3

 

 

 

-818,257

 

2,784

0,151

4

 

 

 

-818,254

 

2,787

0,148

5

 

 

 

 

 

 

 

 

а)                                                                                                 б)

Рисунок 1. а) Энергия образования комплексов вакансий в зависимости от расстояния между вакансиями;

б) Энергия связи в зависимости от расстояния между вакансиями.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Суппес В.Г., Полетаев Г.М. Компьютерный лабораторный практикум по молекулярной физике. Ж."Физическое образование в вузах" Издательский дом МФО 2003г., Т.9, №2, с.113-124.
  2. Суппес В.Г., Полетаев Г.М. Компьютерный лабораторный практикум по молекулярной физике. Сб. науч. трудов "Проблемы учебного физического эксперимента" МММ., ИОСО РАО 2003, с.80-82.
  3. Суппес В.Г. О компьютерном лабораторном практикуме. Межвузовский сборник научных статей под редакцией В.П.Горшенина, И.В.Резанович. Профессиональное мастерство: становление, формирование и развитие. Челябинск, Издательство ЮУрГУ, 2003, С.172-178.
  4. Суппес В.Г., Старостенков М.Д., Дудник Е. А. О направлениях обучения с исполь- зованием компьютеров. Ж."Физическое образование в вузах" Издательский дом МФО 2004г., Т.10, №2, с.76-83.

Библиографическая ссылка

Суппес В.Г. ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ОБРАЗОВАНИЯ КОМПЛЕКСОВ ВАКАНСИЙ В ДВУМЕРНЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ НА КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ // Успехи современного естествознания. – 2005. – № 2. – С. 33-34;
URL: http://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=7984 (дата обращения: 16.05.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074