Медведев Н.Н., Старостенков М.Д., Захаров П.В., Сысоева М.О. «Упругие волны и их столкновения с N-краудионами в 3D компьютерной модели ГЦК кристалла Ni» Фундаментальные проблемы современного материаловедения, 19, № 1, с. 17-24 (2022)

Посредством метода молекулярной динамики с использованием потенциала Морзе, рассматриваются условия возбуждения продольных упругих волн в различных направлениях и результаты их столкновений с N-краудионами в 3D компьютерной модели ГЦК решётки кристалла Ni. Известно, что любые возмущения в кристаллической решетке безграничного кристалла возбуждают лишь продольные волны. В тех случаях, когда модельная ячейка представляет собой вытянутый прямоугольный параллелепипед, продольная волна, распространяющаяся вдоль направления плотной упаковки атомов под углом к наиболее протяжённой стороне ячейки, испытывает многократные отражения от стенок, в результате чего у этой волны появляется поперечная составляющая относительно наиболее протяжённой грани модельной ячейки. Моделировалось встречное столкновение этой волны и обладающего сверхзвуковой скоростью N-краудиона, включающего в себя два или три междоузельных атома. Скорости N-краудионов варьировались в диапазоне от 1,3·10⁴ до 1,8·10⁴ м/c. Во всех случаях после столкновения N-краудиона с волной, имеющей поперечную составляющую, происходила перестройка N-краудиона в краудионный комплекс, ориентированный вдоль направления движения продольной волны, испытывающей многократные отражения от стенок модельной ячейки.

Тазиев Р.М. «Численное исследование свойств поверхностных акустических волн в YBa₃(PO₄)₃ кристалле» Фундаментальные проблемы современного материаловедения, 19, № 2, с. 172-178 (2022)

Новые пьезоэлектрические материалы всё более востребованы для использования в различного рода устройствах (датчиках и т.д.), работающих в широком диапазоне рабочих температур. Технология поверхностных акустических волн (ПАВ) позволяет проводить совместную обработку сигналов с многофункциональных сенсорных элементов датчиков. Новый кристалл YBa₃(PO₄)₃ имеет кубическую симметрию и обладает пьезоэлектрическими свойствами. В работе представлено численное исследование свойств поверхностной акустической волны (ПАВ) в кристалле YBa₃(PO₄)₃. Фазовая скорость ПАВ, коэффициент электромеханической связи и угол отклонения потока энергии волны исследуется для различных кристаллических срезов кубического кристалла YBa₃(PO₄)₃. Для Z-среза и направления распространения волны вдоль оси X+45° показано, что ПАВ имеет максимальное значение коэффициента электромеханической связи (0,17%) в кристалле. Для Z+45°-среза и направления распространения волны вдоль оси X коэффициент электромеханической связи равен 0,1%. Оба эти среза кристалла представляют потенциальный интерес для ПАВ-устройств.

Луценко И.С., Маркидонов А.В., Захаров П.В., Старостенков М.Д. «Оценка влияния точечных дефектов на фононный спектр кристалла и возможность возбуждения нелинейных мод» Фундаментальные проблемы современного материаловедения, 19, № 4, с. 437-444 (2022)

Динамика решетки кристаллов определяется многими факторами, в том числе дефектами структуры и внешними условиями. В данной работе нами рассмотрено поведение плотности фононных состояний кристалла при различной концентрации точечных дефектов и температурах. Рассмотрен кристалл стехиометрии А₃В, на примере Pt₃Al, в котором возможно существования запрещенной зоны в фононном спектре кристалла. Модель представляла собой расчетную ячейку, содержащую от 10³ до 10⁵ атомов. Частицы взаимодействовали посредством многочастичного потенциала, полученного методом погруженного атома. При этом накладывались периодические граничные условия, чтобы избежать краевых и поверхностных эффектов. Далее производилось удаление нужной доли атомов Al и/или Pt с последующей релаксацией модели не менее 20 пикосекунд и нагревом до необходимой температуры. Расчет спектров кристаллов производился непосредственно с данных, полученных при расчетах, т.е. рассчитывалась частота каждого атома и весь диапазон полученных значений разбивался на 100 интервалов для определения плотности их распределения. Такой подход менее точен теоретических расчетов, однако позволяет отслеживать динамику спектра, к тому же теоретический расчет сложных конфигураций решетки с дефектами крайне затруднительны. Тем самым в работе получены качественные результаты, позволяющие оценить изменение плотности фононных состояний решетки при наличии точечных дефектов. Полученные зависимости свидетельствуют о том, что с ростом температуры и концентрации дефектов увеличивается вероятность возбуждения мод, частоты которых близки к собственным частотам дискретных бризеров в данном кристалле.

Невский С.А., Сарычев В.Д., Грановский А.Ю., Бащенко Л.П., Громов В.Е. «Формирование микро- и наноструктур при электровзрывном карбоборировании титановых сплавов по механизму гидродинамических неустойчивостей» Фундаментальные проблемы современного материаловедения, 20, № 3, с. 317-328 (2023)

Проведено исследование формирования микро- и нанокристаллических поверхностных слоев сплавов при воздействии гетерогенных плазменных потоков по механизму возникновения и развития неустойчивости Кельвина-Гельмгольца на примере систем Ti-B и Ti-C-B. Особое внимание уделялось начальной стадии ее развития, когда возмущения границы раздела сред считались синусоидальными. Течение первой и второй среды считались вязко-потенциальными. Из дисперсионного уравнения возмущений границы раздела сред была получена зависимость скорости роста возмущений от волнового числа. Ее анализ показал, что в плоскости параметров (ε, m) существует восемь областей, в которых она может быть аппроксимирована приближенными зависимостями: α_I-IV, α_I/-IV/. Из данных зависимостей получены связи волнового числа, на которое приходится максимум скорости роста возмущений и характеристик материала, параметров внешнего воздействия. Показано, что в зависимости от поперечной скорости второго слоя, соотношения вязкостей и плотностей слоев относительные погрешности этих приближений составляют 1–12%. Максимумы скорости роста возмущений поверхности раздела сред делятся на два типа: гидродинамический и вязкостно-обусловленный. Гидродинамический максимум, который возникает вследствие взаимного скольжения слоев, существует во всех областях на плоскости параметров (ε, m). Вязкостно-обусловленный максимум возникает в областях II и III при условии m> 0,4767, а также в II/ и III/ при m<0,4767. В области I при условии гидродинамический и вязкостно-обусловленный максимум существуют одновременно. Полученные результаты были применены для процессов электровзрывного борирования и карбоборирования титана. Установлено, что на границе раздела титана и бора выполняется приближенная аналитическая зависимость с погрешностью 1%, а максимум имеет гидродинамическое происхождение. Это же приближение выполняется и в случае карбоборирования на границе раздела «плазма/расплав». Ключевые слова: дисперсионное уравнение, неустойчивость Кельвина-Гельмгольца, коротковолновое приближение, титан, карбоборирование