Исследование влияния наноразмерных включений и адсорбции газов на механические свойства кристаллических материалов Брюханов, Илья Александрович

Краткое описание

Брюханов,ИльяАлександрович.Исследованиевлияниянаноразмерныхвключенийиадсорбциигазовнамеханическиесвойствакристаллическихматериалов: диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.02.04 /БрюхановИльяАлександрович; [Место защиты: Моск. гос. ун-т им. М.В. Ломоносова]. - Москва, 2018. - 170 с. : ил.больше
Цитаты из текста:

стр. 1
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В. ЛОМОНОСОВА На правах рукописиБрюхановИльяАлександровичИССЛЕДОВАНИЕВЛИЯНИЯНАНОРАЗМЕРНЫХВКЛЮЧЕНИЙИАДСОРБЦИИГАЗОВНАМЕХАНИЧЕСКИЕСВОЙСТВАКРИСТАЛЛИЧЕСКИХМАТЕРИАЛОВСпециальность 01.02.04 Механика деформируемого твердого тела ДИССЕРТАЦИЯ на

стр. 2
пластичности металлов 3. Цеолиты и ихмеханическиесвойства4. Измерение упругихсвойствцеолита NaX приадсорбцииуглекислогогаза5. Механизмыадсорбцииуглекислогогазана поверхности цеолитов 6. Теоретические расчеты упругихсвойствцеолитов 6 6 7 8 8 8 8 9 10 10 10 12 12 18 20 21 24 25 26 26 26 26 27 28 29

стр. 6
посвященасвойствразвитию методов атомистического сплавов моделирования и пористых упругопластическихкристаллическихматериалов, наноструктурированныхматериалов. Исследованы механизмы исвойствапластического деформирования сплавов алюминия с медью при ударно-волновом нагружении, а также упругиесвойствапористыхматериаловв процессахадсорбцииуглекислогогаза(СО 2), воды и образования дефектов структуры. Актуальность темы...

Оглавление диссертациикандидат наук Брюханов, Илья Александрович
Оглавление
Введение 6
Актуальность темы диссертации 6
Основные цели диссертации: 7
Объект и методы исследования 8
Научная новизна 8
Практическая значимость работы 8
Достоверность результатов 8
Апробация работы 9
Публикации по теме диссертации 10
Личный вклад автора 10
Структура и содержание диссертации 10
Обзор литературы по теме диссертации 12
1. Дислокации и пластичность металлов 12
2. Молекулярно-динамическое исследование пластичности металлов 18
3. Цеолиты и их механические свойства 20
4. Измерение упругих свойств цеолита NaX при адсорбции углекислого газа 21
5. Механизмы адсорбции углекислого газа на поверхности цеолитов 24
6. Теоретические расчеты упругих свойств цеолитов 25
Глава 1. Вычислительные методы 26
1.1 Квантово-механические методы расчета 26
1.1.1 Введение 26
1.1.2 Кристаллическая структура твердых тел 26
1.1.3 Уравнение Шредингера 27
1.1.4 Обменно-корреляционный функционал 28
1.1.5 Численное решение уравнения Шредингера 29
1.2 Силовые поля 30
1.2.1 Парные потенциалы 30
1.2.2 Внутримолекулярные потенциалы 31
1.2.3 Кулоновский потенциал 32
1.2.4 Метод погруженного атома 33
1.2.5 Потенциал с угловой зависимостью 34
1.2.6 Силовые поля цеолитов 35
2
1.3 Упругие свойства твердых тел 37
1.3.1 Макроскопические параметры 37
1.3.2 Энергетический метод определения упругих модулей 38
1.3.3 Метод определения упругих модулей из соотношения напряжение-деформация 40
1.3.4 Определение анизотропных упругих свойств кристалла 1.3.5 Нахождение упругих свойств поликристаллического материала по упругим 40
свойствам отдельного кристаллита 41
1.4 Метод молекулярной динамики 42
1.4.1 Уравнения движения Ньютона 42
1.4.2 Начальные и граничные условия 43
1.4.3 Численное интегрирование уравнений движения 43
1.4.4 Макроскопические величины 44
1.4.5 Теорема вириала и формула для тензора напряжения 44
1.4.6 Термостат 46
Глава 2. Кинетика пластической деформации сплавов алюминия с медью
при ударно-волновом нагружении 2.1 Введение 48 48
2.2 Механизмы зарождения дислокаций 50
2.2.1 Модели примесей меди 50
2.2.2 Моделирование зарождения дислокаций. 51
2.2.3 Механизмы зарождения дислокаций вблизи зоны Гинье-Престона. 55
2.2.3 Поле напряжений и деформаций вблизи зоны Гинье-Престона. 58
2.3 Механизмы распространения дислокаций 61
2.3.1 Моделирование распространения дислокационных петель 61
2.3.2 Механизмы распространения дислокационных петель 61
2.3.3 Скорость распространения дислокационных петель 63
2.4 Скорость зарождения дислокаций 66
2.4.1 Метод определения скорости зарождения дислокаций 66
2.4.2 Скорость зарождения дислокаций в алюминии вблизи зоны ГП. 70
2.4.3 Скорость зарождения дислокаций в твердых растворах алюминия с медью 72
2.4.4 Активационные параметры скорости зарождения дислокаций 73
2.4.5 Сравнение с экспериментальными данными по наноиндентированию 2.5 Релаксация сдвиговых напряжений в сплаве алюминия с медью за фронтом 76
ударной волны 77
3
77
2.5.1 Введение
2.5.2 Моделирование релаксации сдвиговых напряжений 78
2.5.3 Результаты и обсуждение 80
2.6 Заключение 84
Глава 3. Упругие свойства цеолитов 86
3.1 Структура цеолитов типа X и Y 86
3.2 Влияние углекислого газа на упругие свойства цеолита NaX 87
3 .2.1 Построение геометрии системы 87
3.2.2 Моделирование 88
3.2.3 Результаты и их обсуждение 89
3.3 Влияние образования карбонат-аниона на упругие свойства
цеолитов NaX и NaKX 91
3.3.1 Построение модели. Распределение катионов и карбонат-анионов 91
3.3.2 Детали моделирования упругих свойств цеолитов методом функционала плотности 93
3.3.3 Результаты расчетов упругих свойств 94
3.3.4 Механизмы снижения упругих свойств цеолитов NaX и NaKX 99
3.4 Влияние процесса деалюминирования 102
3.4.1 Модели деалюминированного цеолита HY 103
3 .4.2 Результаты расчетов 103
3.5 Расчет упругих постоянных для различных цеолитов и сравнение их с
экспериментом. Исследование влияния воды. 106
3.5.1 Модели цеолитов 106
3.5.2 Результаты расчетов упругих свойств цеолитов 107
3.5.3 Выводы 111
3.6 Анизотропия упругих свойств цеолитов. 112
3.6.1 Введение 112
3.6.2 Результаты 112
3.6.3 Выводы 115
Список литературы 116
Основные результаты и выводы работы 130
Публикации по теме диссертации 130
Приложение А. 134
Механизмы образования карбонатов 134
А.1 Механизмы образования карбонатов в цеолитах 134
4
А.2.1 Моделирование реакции образования гидрокарбонат-аниона 135
А.2.2 Результаты расчета профиля реакции 136
А.2.3 Образование карбонат-аниона 138
А.2.4 Вывод 140
А.З. Гидрокарбонаты и ассиметричные формы карбонатов 140
А.3.1 Описание расчета частот карбонатов и гидрокарбонатов 140
А. 3.2 Результаты 141
А.3.3 Выводы 142
Приложение Б. Б. 1.1 Уравнение Шредингера многоатомной системы 143 143
Б. 1.2 Адиабатическое приближение Борна-Оппенгеймера 144
Б. 1.3 Метод функционала плотности (Density Functional Theory) 145
Б. 1.4 Уравнения Кона-Шэма 147
Б. 1.5 Базис плоских волн 148
Б. 1.6 Псевдопотенциалы 151
Б.2. Методы минимизации энергии системы 151
Б. 2.1 Метод Ньютона 152
Б.2.2 Схема BFGS 152
Б.2.3 Алгоритм FIRE (Fast Inertial Relaxation Engine) 153
Б.З. Колебательные свойства тел 154
Б.4. Путь реакций и активационные барьеры 155
Приложение В. Параметры силовых полей для цеолитов 158 158
Приложение Г Дополнительные материалы к главе 3. 162 162
5