Please use this identifier to cite or link to this item: dspace.pdpu.edu.ua/jspui/handle/123456789/249
Title: Мультимасштабне моделювання фазоутворення в бінарних наносистемах із ГЦК структурою
Other Titles: Мультимасштабне моделирования фазообразования в бинарных наносистемах с ГЦК структурой
Multiscale simulation of phase formation in binary nanosystems with GTSK structure
Authors: Безпальчук, Володимир Миколайович
Безпальчук, Владимир Николаевич
Bezpalchuk, Volodymyr Mykolayovych
Keywords: дифузія
нуклеація
напилення
наноплівки
моделювання
вакансії
молекулярна динаміка
середньопольовий метод
диффузия
нуклеация
напыление
нанопленки
моделирование
вакансии
молекулярная динамика
среднеполевой метод
diffusion
nucleation
deposition
nanofoils
modeling
vacancies
molecular dynamic
mean-filed method
Issue Date: 2017
Publisher: Черкаський національний університет імені Б. Хмельницького
Citation: Мультимасштабне моделювання фазоутворення в бінарних наносистемах із ГЦК структурою [Текст] : дис. ... канд. фіз.-мат. наук : 01.04.07 / Володимир Миколайович Безпальчук; наук. кер.: А. М. Гусак, О. О. Богатирьов; Черкас. нац. ун-т ім. Б. Хмельницького; Державний заклад "Південноукр. нац. пед. ун-т ім. К. Д. Ушинського". – Одеса, 2017. – 154 с.
Abstract: исертаційна робота присвячена розробці комп’ютерних моделей нанесення, дифузійної взаємодії та впорядкування нанорозмірних плівок, та їх застосуванню на прикладі технологічно важливих систем Ni-Al і Fe-Pt. Застосовано метод молекулярної динаміки для моделювання процесу напилення наноплівок. Встановлено, що у тонкоплівковій системі Ni-Al порядок фазоутворення при відпалі напилених плівок визначається температурою підкладки в процесі напилення, послідовністю напилення та орієнтацією підкладки. З’ясовано можливість утворення метастабільної неупорядкованої фази на початковій стадії реакції дифузії між наноплівками Ni та Al. Розроблено стохастичний кінетичний середньопольовий метод моделювання дифузії та впорядкування в сплавах. Розроблений метод застосовано до нуклеації при розпаді пересиченого сплаву, моделювання спінодального розпаду в 1D, 2D та 3D системах, а також до процесу впорядкування в наночастинках. Виявлено залежність локального параметру порядку від розмірів та дифузійної асиметрії наночастинки. Зменшення розмірів наночастинки (або збільшення дифузійної асиметрії) суттєво зменшує величину параметру порядку. Показані ефективність і основні переваги даного методу при порівнянні з Кінетичним методом Монте-Карло. Модифіковано існуючі кінетичні середньопольові методи для обмінного механізму дифузії на вакансійний механізм дифузії з використанням квазістаціонарності вакансійної підсистеми. Додано модифікацію для застосування методу в наносистемах з відкритими граничними умовами. Застосовано модифіковані кінетичні середньопольові методи для опису дифузії та кінетики упорядкування в ГЦК структурах типу L10, L12 з урахуванням нанорозмірних та поверхневих ефектів. Знайдено енергію активації компонентів та енергії активації кінетики впорядкування в системі Ni3Al. Описано явище анізотропії дифузії мічених атомів в системі FePt. Передбачено явище розповсюдження фронту переорієнтації структури L10 із вільної поверхні в середину зразка. Встановлено кореляцію між характером часової залежності температури в СВС реакціях і морфологією реакційної зони та послідовністю фазоутворення. Створене програмне забезпечення, що може бути використано для дослідження процесів теплопередачі загалом, а також для пошуку оптимальних режимів паяння. Диссертационная работа посвящена разработке компьютерных моделей напыления, диффузионного взаимодействия, упорядочения наноразмерных пленок и их применению на примере технологически важных систем Ni-Al и Fe-Pt. Применен метод молекулярной динамики для моделирования процесса напыления нанопленок. Установлено, что в тонкопленочной системе Ni-Al порядок фазообразования при отжиге напыленных пленок определяется температурой подложки в процессе напыления, последовательностью напыления и ориентацией подложки. Выяснено возможность образования метастабильной неупорядоченной фазы на начальной стадии реакции диффузии между нанопленками Ni и Al. Разработан стохастический кинетический среднеполевой метод моделирования диффузии и упорядочения в сплавах. Разработанный метод применен к нуклеации при распаде пересыщенного сплава, моделирования спинодального распада в 1D, 2D и 3D системах, а также процессу упорядочения в наночастицах. Выявлена зависимость локального параметра порядка от размеров и диффузионной асимметрии наночастицы. Уменьшение размеров наночастицы (или увеличение диффузионной асимметрии) существенно уменьшает величину параметра порядка. Показаны эффективность и основные преимущества данного метода при сравнении с кинетическим методом Монте-Карло. Модифицированы существующие кинетические среднеполевые методы для обменного механизма диффузии для варианта вакансионного механизма диффузии с использованием квазистационарности вакансионной подсистемы. Добавлено модификацию для применения метода в наносистемах с открытыми граничными условиями. Модифицированные кинетические среднеполевые методы применены для описания диффузии и кинетики упорядочения в ГЦК структурах типа L10, L12 с учетом наноразмерных и поверхностных эффектов. Найдено энергии активации компонентов и энергии активации кинетики упорядочения в системе Ni3Al. Описано явление анизотропии диффузии меченых атомов в системе FePt. Проведено моделирование явления распространения фронта переориентации структуры L10 со свободной поверхности внутрь образца. The thesis treats the development of computer models for deposition, diffusion interaction, ordering of nanofilms and their application to technologically important Ni-Al and Fe-Pt systems. The molecular dynamics method for simulation of the deposition of nanofilms is applied. It is established that in the thin-film Ni-Al system the sequence of phase formation during annealing of deposited films is determined by: 1) the temperature of the substrate during the deposition process, 2) the deposition sequence, 3) the orientation of the substrate. The possibility of forming a metastable disordered phase at the initial stage of the diffusion reaction between Ni and Al nanofilms has been clarified. A Stochastic Kinetic Mean Field method for modeling diffusion and ordering in alloys is developed. The developed method is applied to nucleation during decomposition of a supersaturated alloy, modeling of spinodal decomposition in 1D, 2D and 3D systems, and the process of ordering in nanoparticles. The dependence of the local order parameter on the sizes and diffusion asymmetry of the nanoparticle is revealed. Reducing the size of the nanoparticle (or increasing the diffusion asymmetry) significantly reduces the order parameter value. The efficiency and main advantages of this method are shown comparing with the Kinetic Monte Carlo method. The existing kinetic mean field methods for the diffusion exchange mechanism are modified for the vacancy diffusion mechanism using the steady-state approximations for the vacancy subsystem. A modification for the application of the method in nanosystems with open boundary conditions has been made.
URI: dspace.pdpu.edu.ua/jspui/handle/123456789/249
Appears in Collections:Дисертації

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
БЕЗПАЛЬЧУК ВОЛОДИМИР МИКОЛАЙОВИ% (1).pdf5.98 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.