Базовые элементы структуры границ зерен наклона. Часть I. Ось разориентации [100]

Методами компьютерного моделирования проведен расчет структуры и энергии симметричных границ зерен наклона с осью разориентации [100]. Расчеты проводились с использованием структурно-вакансионной модели, ранее разработанной авторами. Углы разориентации границ зерен общего типа варьировались от 0$^\circ$ до 90$^\circ$, а шаг составил 1$^\circ$. Специальные границы зерен имели обратную плотность совпадающих узлов $\Sigma\le$ 53. Расчет проводился с использованием парного потенциала Морзе и многочастичного потенциала Клери–Розато. Показано, что зависимость энергии границ зерен от угла разориентации при расчете разными потенциалами имеет похожий вид, а их структура не зависит от выбора потенциала и хорошо согласуется с электронно-микроскопическими изображениями высокого разрешения. На энергетической кривой выделенной является только одна специальная граница зерен – $\Sigma$5(013). Обнаружено, что структура границ зерен может быть представлена ограниченным числом групп атомов, которые были названы базовыми структурными элементами. Структура малоугловых границ зерен с углом разориентации менее 8$^\circ$ описывается чередованием базового структурного элемента типа D и идеального кристалла, от 8$^\circ$ до 13$^\circ$ – C и D, от 14$^\circ$ до 23$^\circ$ – B и C. Большеугловые границы в диапазоне углов разориентации от 24$^{o}$ до 37$^\circ$ содержат только элементы тип B, от 38$^\circ$ до 50$^\circ$ – A и B, больше 50$^\circ$ – только A.