Моделирование преодоления препятствий в виде пор дислокациями в вольфраме

Вольфрам широко используется в качестве материала, способного выдержать условия работы в ядерных реакторах и других экстремальных условиях. Под воздействием облучения в металле образуются такие дефекты, как пары Френкеля, поры и дислокационные петли. Поэтому важными на сегодняшний день являются исследования, направленные на изучение взаимодействий этих дефектов друг с другом и влияния данных взаимодействий на механические свойства металла. В статье представлено теоретическое исследование, основанное на методе молекулярной динамики, целью которого является изучение механизма деформационного упрочнения вольфрама, связанного с взаимодействием дислокаций с порами. Решение данной задачи получено с использованием пакета LAMMPS. Интегрирование уравнений движений атомов проводится методом Верле четвертого порядка. Исследуемая модель представляет собой монокристалл ориентации [111], [-1-12], [1-10] вдоль основных координатных осей X, Y, Z соответственно, в котором рассматривается скольжение краевых дислокаций в основной системе скольжения металлов с объемно-центрированной кубической кристаллической решеткой и их взаимодействие с порами. Изучено влияние размера пор на величину сдвигающего напряжения: рост диаметра поры пропорционален росту напряжения. Рассчитаны зависимости сдвигающего напряжения от деформации сдвига в интервале температур 600–1400 K, причем изменение температуры не оказывает значительного влияния на величину напряжения. Показано, что дислокации перерезают поры, и при повторном взаимодействии с порой наблюдается меньшее значение пикового сдвигающего напряжения, чем при первом. Присутствие пор приводит к повышению напряжения течения, причем данный эффект становится более заметным с ростом диаметра пор. Для материала с порами диаметром 6 нм напряжение течения возросло в три раза по сравнению с материалом без пор. Описан механизм взаимодействия краевых дислокаций и пор под воздействием сдвигающего напряжения.