КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 21-12-00275
НазваниеИсследование особенностей нелинейной динамики кристаллической решетки металлов в экстремальных условиях
Руководитель Корзникова Елена Александровна, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук , Республика Башкортостан
Конкурс №55 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-201 - Теория конденсированного состояния
Ключевые слова металлы, интерметаллидные соединения, высокоэнергетические воздействия, повышение сопротивляемости материалов внешним воздействиям, молекулярная динамика, диссипация энергии, фононы, дискретные бризеры, краудионы, дефекты решетки
Код ГРНТИ29.03.77
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Современные конструкционные и функциональные материалы все чаще используются в условиях, где они подвергаются различным видам экстремальных воздействий. Среди таковых можно отметить высокоскоростной нагрев, большие пластические деформации, динамические нагрузки, радиация, бомбардировка частицами или ионами, лазерное облучение и многие другие. Поведение, свойства и стабильность материала при интенсивных воздействиях могут значительно отличаться от таковых при длительных воздействиях и умеренных амплитудах воздействий. Такое отличие обусловлено малой длительностью воздействия и/или высокой плотностью поступающей в материал энергии, что радикально меняет механизмы диссипации энергии материалом. В таких далеких от равновесия условиях возможны реализации таких необычных сценариев как рост механических свойств с температурой, приближение значений пределов текучести к таковым для идеального кристалла, возбуждение в материале локализованных солитоноподобных возбуждений как, например, краудионы и ударные волны, способные переносить массу и энергию на большие расстояния в пределах кристалла. При этом в ряде случаев материалы в экстремальных условиях достаточно быстро теряют стабильность в результате деградации структуры связанной с особенностями процессов диссипации энергии.
Для разработки путей повышения стабильности материалов в таких условиях, прежде всего, требуется глубокое понимание механизмов диссипации ими энергии и эволюции их структуры в процессе экстремальных воздействий. Известно, что высокоэнергетические состояния в материале ассоциируются с повышением вклада нелинейной природы взаимодействия атомов в динамику решетки. Это, в свою очередь, приводит к интенсификации процессов спонтанной концентрации энергии в форме динамических локализованных объектов, которые являются предвестниками зарождения топологических дефектов и эволюции структуры материала. Данный проект посвящен получению новых знаний о механизмах локализации энергии в металлических материалах находящихся в неравновесных условиях, систематизации имеющихся и вновь полученных знаний с целью разработки способов повышения стабильности структуры и свойств данных материалов.
Для реализации поставленной цели методами атомистического моделирования будет проведено комплексное исследование нелинейной динамики кристаллической решетки упомянутых материалов, включая анализ делокализованных нелинейных колебательных мод и локализованных динамических объектов - дискретных бризеров, будет установлена их взаимосвязь. Будут рассмотрены сценарии модуляционной неустойчивости в неравновесных условиях, возможность спонтанной локализации энергии в форме дискретных бризеров и произведена оценка вклада этих объектов в макроскопические характеристики материала.
Будет проведена работа по реализации и исследованию различных типов дискретных бризеров в кристаллах, описана их классификация и такие свойства как амплитудно-частотные характеристики, энергия, подвижность и время жизни. Полученные данные позволять оценить вклад данных объектов в снижение потенциальных барьеров образования и миграции дефектов в кристаллах.
Еще одним объектом изучения данного гранта станут краудионы, возбуждение которых является значимым механизмом диссипации энергии в процессе различных интенсивных воздействий, связанных с облучением материала и бомбардировкой частицами.
Для упомянутых видов динамических дефектов будут изучены сценарии взаимодействия с дефектами решетки, с фононами и солитоноподобными волнами, что позволит установить новые микроскопические механизмы трансформации дефектов.
К настоящему моменту ведутся активные экспериментальные исследования в рамках которых, например, показано, что дискретные бризеры могут объяснить аномалию температурной зависимости теплоемкости урана. Разработаны новые способы лазерного воздействия на материал на терагерцовых частотах, что в видимой перспективе может быть использовано для возбуждения исследуемых в данной работе делокализованных колебательных мод большой амплитуды. Эти и другие экспериментальные работы идут параллельно с решением аналогичных проблем методами компьютерного моделирования, так что задачи, решаемые в данном гранте, лежат в поле современной экспериментальной науки.
Решение поставленных задач позволит дополнить и систематизировать знания о локализации энергии в кристаллической решетке металлов, подверженных интенсивным воздействиям, и использовать их для разработки способов повышения стабильности структуры и свойств металлических материалов.
Направление описанных работ находится в общем тренде приоритетов научно-технологического развития РФ в области перехода к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, а также позволит получить ряд новых важных результатов актуальных для развития таких направлений как энергоэффективность и энергосбережение и ядерные технологии, входящих в приоритетные направления модернизации российской экономики.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Корзникова Г., Корнева А., Корзникова Е.
Gradient microstructure of Fe-Cr-Co based hard magnetic alloy subjected to complex loading
Materials Letters, Том 30315 November 2021 Номер статьи 130320 (год публикации - 2021)
10.1016/j.matlet.2021.130320
2.
Халиков А.Р., Старостенков М.В., Корзникова Е.А., Шарапов Е.А., Дмитриев С.В.
Structure and energy of planar superstructure defects in X2YZ Heusler alloys
Intermetallics, Том 137 Номер статьи 107276 (год публикации - 2021)
10.1016/j.intermet.2021.107276
3.
Захаров П.В., Дмитриев С.В., Корзникова Е.А.
Molecular dynamic analysis of energy transport in a Pt3Al crystal under the impact in the spectrum gap frequency
Letters on Materials, Том 11, Выпуск 3, Страницы 338 - 344 (год публикации - 2021)
10.22226/2410-3535-2021-3-338-344
4.
Шепелев И.А., Баязитов А.М., Корзникова Е.А.
Modeling of supersonic crowdion clusters in FCC lattice: Effect of the interatomic potential
Journal of Micromechanics and Molecular Physics, Том 6, Выпуск 11 Номер статьи 2050019 (год публикации - 2021)
10.1142/S2424913020500198
5. E.A. Корзникова, В. Шунаев, И. Шепелев, О. Глухова, С.В. Дмитриев Ab initio study of the propagation of a supersonic 2-crowdion in fcc Al Computational Material Science (год публикации - 2022)
6. И.С. Луценко, П.В. Захаров, М.Д. Старостенков, С.В. Дмитриев, Е.А. Корзникова Stability of supratransmission waves in a crystal of A3B stoichiometry upon interaction with single dislocations AIP Conference Proceedings (год публикации - 2022)
7. Шепелев И., Корзникова Е. Dependence of the supersonic propagation of 2-crowdions on the stalking fault energy in fcc metals AIP Conference Proceedings (год публикации - 2022)
8.
Захаров П.В., Старостенков М.Д., Еремин А.М., Дмитриев С.В., Корзникова Е.А.
Excitation of Solitary Waves in Pt3Al Intermetallic Compound under AC Driving
Letters on Materials, Том 11, Выпуск 3, Страницы 338 - 344 (год публикации - 2021)
10.22226/2410-3535-2021-3-338-344
9. А.Ю. Моркина, А.С. Семенова, Е.А. Корзникова Nonlinear Motion-Induced Anisotropy in FCC Cu AIP Conference Proceedings (год публикации - 2022)
10. Шепелев И., Корзникова Е. Comparison of 4-crowdion propagation dynamics in FCC and BCC lattices AIP Conference Proceedings (год публикации - 2022)
11. Мурзаев Р.Т., Тувалев И.И., Эдалати К., Еникеев Н.А. Molecular dynamic analysis of the lattice expansion of Al induced by solid solution of Zr AIP Conference Proceedings (год публикации - 2022)
12.
Захаров П.В., Старостенков М.Д.,Янковская У.И., Дмитриев С.В., Корзникова Е.А.
СОЛИТОНОПОДОБНЫЕ ВОЛНЫ ПРИ ПЕРИОДИЧЕСКОМ ГАРМОНИЧЕСКОМ ВОЗМУЩЕНИИ В ИНТЕРМЕТАЛЛИЧЕСКОМ СОЕДИНЕНИИ СОСТАВА А3В
Фундаментальные проблемы современного материаловедения, Т. 18. № 4. С. 414–421 (год публикации - 2021)
10.25712/ASTU.1811-1416.2021.04.003
13. Кистанов А., Ботелаа Р., Корзникова Е., Смирнов А., Жук С. DENSITY FUNCTIONAL THEORY-BASED STUDY OF Cu2TiSnS4 AND Cu2VSnS4 FOR PHOTOVOLTAIC APPLICATIONS Нанопроектирование, технология, компьютерное моделирование, NDTCS conference, book of abstracts, page 84-85 (год публикации - 2021)
Публикации
1.
Моркина А.Ю., Семенов А.С., Корзникова Е.А.
Nonlinear motion-induced anisotropy in FCC Cu
AIP Conference Proceedings, Volume 2533, Номер статьи 020023 (год публикации - 2022)
10.1063/5.0099076
2.
Моркина А.Ю., Бачурин Д.В., Дмитриев С.В., Семенов А.С., Корзникова Е.А.
Modulational Instability of Delocalized Modes in fcc Copper
Materials, Том 15, Выпуск 16, Номер статьи 5597 (год публикации - 2022)
10.3390/ma15165597
3.
Шепелев И.А., Колесников И.Д., Корзникова Е.А.
Analysis of a crowdion propagated in an extremely heated tungsten
Progress in Biomedical Optics and Imaging - Proceedings of SPIE, Том 12193 Номер статьи 121930M (год публикации - 2022)
10.1117/12.2626247
4.
Астанин В.В., Корзникова Е.А., Абдуллина Д.У., Астанин Вл.В., Дмитриев С.В.
Application of Morse potential function to 2D metallic glass simulation
Progress in Biomedical Optics and Imaging - Proceedings of SPIE, Том 12193 Номер статьи 121930X (год публикации - 2022)
10.1117/12.2626366
5.
Шепелев И.А., Корзникова Е.А.
Comparison of 4-crowdion propagation dynamics in FCC and BCC lattices
AIP Conference Proceedings, Том 2533 Номер статьи 020047 (год публикации - 2022)
10.1063/5.0099073
6.
Шепелев И., Корзникова Е.
Dependence of the supersonic propagation of 2-crowdions on the stacking fault energy in FCC metals
AIP Conference Proceedings, Том 2533 Номер статьи 020048 (год публикации - 2022)
10.1063/5.0099075
7.
Шепелев И.А., Бачурин Д.В., Корзникова Е.А., Дмитриев С.В.
Highly efficient energy and mass transfer in bcc metals by supersonic 2-crowdions
Journal of Nuclear Materials, Том 568 Выпуск 10 Номер статьи 153841 (год публикации - 2022)
10.1016/j.jnucmat.2022.153841
8.
Янковская У.И., Старостенков М.Д., Захаров П.В.
Molecular dynamics study of the mechanical properties of a platinum crystal reinforced with carbon nanotube under uniaxial tension
COMPUTER RESEARCH AND MODELING, Том 14, Выпуск 5, Номер страницы 1069-1080 (год публикации - 2022)
10.20537/2076-7633-2022-14-5-1069-1080
9.
Чередниченко А.И., Захаров П.В.
MODULATION OF OSCILLATIONS OF NONLINEAR MODES ON THE CYLINDRICAL SURFACE OF A 3 B CRYSTAL
MATERIALS. TECHNOLOGIES. DESIGN, Том 4 Выпуск 2(8) (год публикации - 2022)
10.54708/26587572_2022_42860
10.
Луценко И.С., Маркидонов А.В., Захаров П.В., Старостенков М.Д.
EVALUATION OF THE EFFECT OF POINT DEFECTS ON THE PHONON SPECTRUM OF A CRYSTAL AND THE POSSIBILITY OF EXCITATION OF NONLINEAR MODES
Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia, Том 19 Выпуск 4 Страницы 437-444 (год публикации - 2022)
10.25712/ASTU.1811-1416.2022.04.002
11. Чередниченко А.И., Захаров П.В., Еремин А.М., Старостенков М.Д., Корзникова Е.А., Дмитриев С.В. EFFECT OF SURFACE CURVATURE OF AN FCC CRYSTAL ON THE CHARACTERISTICS OF LOCALIZED VIBRATIONS OF ATOMS St. Petersburg Polytechnic University Journal: Physics and Mathematics (год публикации - 2022)
12.
Петрова О.С., Моркина А.Ю., Бабичева Р.И., Корзникова Е.А.
SIMULATION OF DEFORMATION-INDUCED DISSOLUTION OF ZR SEGREGATIONS IN AL LATTICE
Vestnik UGATU, Том 26 Выпуск 4 Номер статьи 98 (год публикации - 2022)
10.54708/19926502_2022_26498123
Публикации
1.
Казаков А.М., Яхин А.В., Каримов Е.З., Бабичева Р.И., Кистанов А.А., Корзникова Е.А.
Effect of Segregation on Deformation Behaviour of Nanoscale CoCrCuFeNi High-Entropy Alloy
Applied Sciences, Volume 13, 4013 (год публикации - 2023)
10.3390/app13064013
2.
Халиков А.Р., Корзникова Е.А., Кудрейко А.А., Бебихов Ю.В., Дмитриев С.В.
Planar Superstructure Defects in Ordered Alloys with L10 Structure
Metals and Materials International, Volume 29, pp. 1712-1722 (год публикации - 2023)
10.1007/s12540-022-01321-6
3.
Ишкильдин А.Д., Кистанов А.А., Изосимов А.А., Корзникова Е.А.
The nitriding effect on the stability and mechanical properties of the iron titan phase: first-principles investigation
Physical Chemistry Chemical Physics, Volume 25, page 24060-24068 (год публикации - 2023)
10.1039/D3CP03294A
4.
Моркина А.Ю., Бабичева Р.И., Корзникова Е.А., Еникеев Н.А., Едалати К., Дмитриев С.В.
A Molecular Dynamics Simulation to Shed Light on the Mechanical Alloying of an Al-Zr Alloy Induced by Severe Plastic Deformation
Metals, Volume 13, 1595 (год публикации - 2023)
10.3390/met13091595
5. Шарапова Ю.В., Казаков А.М., Семенов А.С., Семенова М.Н., Рахматуллина Ж.Г., Корзникова Е.А. Молекулярно-динамический анализ дисперсионного упрочнения когерентными интерметаллидными фазами в оцк вольфраме Фундаментальные проблемы современного материаловедения (год публикации - 2023)
6.
Янковская Ю.И., Захаров П.В., Маркидонов А.В. , Старостенков М.Д., Корзникова Е.А.
Mechanical properties of CNT-reinforced Pt under compression: molecular dynamics simulation
Materials Physics and Mechanics, Volume 51, Issue 3, Pages 167-174 (год публикации - 2023)
10.18149/MPM.5132023_16
7.
Янковская Ю.И., Корзникова Е.А., Корпусова С.Д., Захаров П.В.
Mechanical Properties of the Pt-CNT Composite under Uniaxial Deformation: Tension and Compression
Materials, Volume 16, Issue 11, 4140 (год публикации - 2023)
10.3390/ma16114140
8.
Бабичева Р., Ярлов А., Чжэн Х., Дмитриев С., Корзникова Е., Линг Шарон Най М., Рамамурти У., Чжоу К.
Effect of short-range ordering and grain boundary segregation on shear deformation of CoCrFeNi high-entropy alloys with Al addition
Computational Materials Science, Volume 215, 111762 (год публикации - 2023)
10.1016/j.commatsci.2022.111762
9. Казаков А.М., Шарапова Ю.Р., Корзникова Е.А. Молекулярно-динамическое моделирование взаимодействия дислокаций с радиационными дефектами в вольфраме Сборник тезисов II Школы-семинара «Механика, химия и новые материалы», Том 1, с. 10 (год публикации - 2023)
10.
Колесников И.Д., Щербинин С.А., Бебихов Ю.В., Корзникова Е.А., Шепелев И.А., Кудрейко А.А., Дмитриев С.В.
Chaotic discrete breathers in bcc lattice
Chaos, Solitons & Fractals, Volume 178,114339 (год публикации - 2024)
10.1016/j.chaos.2023.114339
11. Янковская Устина Ильдусовна Старостенков Михаил Дмитриевич Маркидонов Артем Владимирович Корзникова Елена Александровна Захаров Павел Васильевич МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕ-СКИХ СВОЙСТВ КОМПОЗИТА NI3AL С УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ Frontier Material and Technologies (год публикации - 2024)