vestifmИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physics and Mathematics Series1561-24302524-2415The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-2430-2018-54-4-480-487vestifm-355Research ArticleФИЗИКАPHYSICSУпругие свойства наноструктурированных материалов и их радиационная стойкостьElastic properties of nanostructured materials and their radiation resistanceУгловВ. В.UglovV. V.

доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой физики твердого тела физического факультета

D. Sc. (Physics and Mathematics), Professor, Head of the Solid State Physics Department of the Physics Faculty

Uglov@bsu.byБелорусский государственный университет, МинскBelarusian State University201811012019544480487Copyright © Углов В.В., 20192019Углов В.В.Uglov V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestifm.belnauka.by/jour/article/view/355

Проведены расчеты модуля Юнга наноструктурированного материала в зависимости от размеров и объемной доли нанокристаллов на примере объемного nc-TiN/a-Si3 N4 нанокомпозита. Показано, что определяющую роль здесь играют модули упругости a-Si3 N4 матрицы и самих nc-TiN нановключений и их соотношения. Исследована кинетика дефектной подсистемы с учетом рекомбинационных процессов и действия стоков, которыми являются нанокристаллы, при радиационном воздействии на нанокомпозит.

Young’s modulus of the nc-TiN/a-Si3N4 nanocomposite has been calculated depending on a size and a volume fraction of the nanocrystalline phase. The elastic moduli of a-Si3N4 matrix and nc-TiN nanocrystals as well as their relation show that they play an important role in the total elastic modulus of the nanocomposite. The kinetics of the defect structure during nanocomposite irradiation was investigated taking into account the recombination processes and sinks on the nanocrystals. 

наноструктурированные материалыупругие модулирадиационное воздействиенапряжениярадиационные дефектыnanostructured materialselastic moduliirradiationstressradiation defectsReferencesStability of Ti–Zr–N coatings under Xe-ion irradiation / V. V. Uglov [et al.] // Surf. Coat. Technol. – 2010. – Vol. 204, № 12/13. – P. 2095–2098. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2009.11.023Uglov V. V., Rusalski D. P., Zlotski S. V., Sevriuk A. V., Abadias G., Kislitsin S. B., Kadyrzhanov K. K., Gorlachev I. D., Dub S. N. Stability of Ti–Zr–N coatings under Xe-ion irradiation. Surface and Coatings Technology, 2010, vol. 204, no. 12–13, pp. 2095–2098. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2009.11.023Ion-induced phase transformations in nanostructural TiZrAlN films / V. V. Uglov [et al.] // Surf. Coat. Technol. – 2014. – Vol. 255. – P. 112–117. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.03.003Uglov V. V., Zlotski S. V., Saladukhin I. A., Rovbut A. Y., Gaiduk P. I., Abadias G., Tolmachova G. N., Dub S. N. Ion-induced phase transformations in nanostructural TiZrAlN films. Surface and Coatings Technology, 2014, vol. 255, pp. 112–117. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.03.003Features of microstructure of ZrN, Si3N4 and ZrN/SiNx nanoscale films irradiated by Xe ions / V. V. Uglov [et al.] // Vacuum. – 2017. – Vol. 143. – P. 491–494. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2017.03.015Uglov V. V., Abadias G., Zlotski S. V., Saladukhin I. A., Safronov I. V., Shymanski V. I., Janse van Vuuren A., O’Connelle J., Skuratov V., Neethling J. H. Features of microstructure of ZrN, Si3N4 and ZrN/SiNx nanoscale films irradiated by Xe ions. Vacuum, 2017, vol. 143, pp. 491–494. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2017.03.015Углов, В. В. Радиационные эффекты в твердых телах / В. В. Углов. – Минск: Белорус. гос. ун-т, 2011. – 207 с.Uglov V. V. Radiation effects in solids. Minsk, Belarusian State University Publ., 2011. 207 p. (in Russian).Углов, В. В. Радиационные процессы и явления в твердых телах / В. В. Углов. – Минск: Выш. шк., 2016. – 188 с.Uglov V. V. Radiation processes and phenomena in solids. Minsk, Vysheishaya shkola Publ., 2016. 188 p. (in Russian). 6. Uglov V. V., Doroshevich I. L., Kvasov N. T., Remnev G. E., Shymanski V. I. On physical properties of nanoparticles: size effect and scale of nanoobjects. Physica Status Solidi (c), 2016, vol. 13, no. 10–12, pp. 903–907. https://doi.org/10.1002/ pssc.201600039On physical properties of nanoparticles: size effect and scale of nanoobjects / V. V. Uglov [et al.] // Phys. Status Solidi C. – 2016. – Vol. 13, № 10/12. – P. 903–907. https://doi.org/10.1002/pssc.201600039Shtremel’ M. A. Alloy Strength. Lattice Defects. Moscow, Metallurgiya Publ., 1982. 280 p. (in Russian).Штремель, М. А. Прочность сплавов. Дефекты решетки / М. А. Штремель. – М.: Металлургия, 1982. – 280 с.Safronov I. V., Shymanski V. I., Uglov V. V., Kvasov N. T., Dorozhkin N. N. Modeling of microstructure and elastic properties of nc-TiN/a-Si3N4 nanocomposite. Computational Materials Science, 2016, vol. 123, pp. 256–262. https://doi. org/10.1016/j.commatsci.2016.06.006Modeling of microstructure and elastic properties of nc-TiN/a-Si3N4 nanocomposite / I. V. Safronov [et al.] // Comput. Mater. Sci. – 2016. – Vol. 123. – P. 256–262. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2016.06.006Christensen R. M. Mechanics of Composite Materials. New York, Wiley, 1979. 334 p. https://doi.org/10.1016/C2013-0-03667-5Кристенсен, Р. Введение в механику композитов / Р. Кристенсен. – М.: Мир, 1982. – 334 с.Zelenskii V. F., Neklyudov I. M., Chernyaeva T. P. Radiation Defect and Metals Swelling. Kiev, Navukova dumka Publ., 1988. 236 p. (in Russian).Зеленский, В. Ф. Радиационные дефекты и распухание металлов / В. Ф. Зеленский, И. М. Неклюдов, Т. П. Черняева. – Киев: Наук. думка, 1988. – 236 с.Bobylev S. V., Ovidko I. A., Romanov A. E., Sheinerman A. G. Nanoscale defect structures at crystal–glass interfaces. Journal of Physics: Condensed Matter, 2005, vol. 17, no. 4, pp. 619–634. https://doi.org/10.1088/0953-8984/17/4/005Nanoscale defect structures at crystal–glass interfaces / S. V. Bobylev [et al.] // J. Phys. Condens. Matter. – 2005. – Vol. 17, № 4. – P. 619–634. https://doi.org/10.1088/0953-8984/17/4/005Bobylev S. V., Ovidko I. A., Romanov A. E., Sheinerman A. G. Defects and separation of amorphous nanofilms from crystalline substrates. Physics of the Solid State, 2006, vol. 48, no. 2, pp. 264–271. https://doi.org/10.1134/s1063783406020120Дефекты и отслаивание аморфных нанопленок от кристаллических подложек / С. В. Бобылев [и др.] // Физика твердого тела. – 2006. – Т. 48, № 2. – С. 248–254.Robertson J. Electronic structure of defects in amorphous silicon nitride. MRS Proceedings, 1992, vol. 284, pp. 65–76. https://doi.org/10.1557/proc-284-65Robertson, J. Electronic structure of defects in amorphous silicon nitride/ J. Robertson // MRS Proceedings. – 1992. – Vol. 284. – P. 65–76. https://doi.org/10.1557/proc-284-65Vedula R. P., Anderson N. L., Strachan A. Effect of topological disorder on structural, mechanical, and electronic properties of amorphous silicon nitride: An atomistic study. Physical Review B, 2012, vol. 85, no. 20, pp. 205209-11. https:// doi.org/10.1103/physrevb.85.205209Vedula, R. P. Effect of topological disorder on structural, mechanical, and electronic properties of amorphous silicon nitride: An atomistic study / R. P. Vedula, N. L. Anderson, A. Strachan // Phys. Rev. B. – 2012. – Vol. 85, № 20. – P. 205209-11. https://doi.org/10.1103/physrevb.85.205209Hintzsche L. E., Fang C. M., Watts T., Marsman M., Jordan G., Lamers M. W. P. E., Weber A. W., Kresse G. Density functional theory study of the structural and electronic properties of amorphous silicon nitrides: Si3N4−x:H. Physical Review B, 2012, vol. 86, no. 23, pp. 235204-13. https://doi.org/10.1103/physrevb.86.235204Density functional theory study of the structural and electronic properties of amorphous silicon nitrides: Si3N4−x:H/ L. E. Hintzsche [et al.] // Phys. Rev. B. – 2012. – Vol. 86, № 23. – P. 235204-13. https://doi.org/10.1103/physrevb.86.235204Uglov V. V., Kvasov N. T., Shimanski V. I., Safronov I. V., Komarov N. D. Dynamic Processes in Nanostructured Crystals Under Ion Irradiation. Russian Physics Journal, 2017, vol. 60, no. 10, pp. 1787–1793. https://doi.org/10.1007/s11182-018-1282-0Радиационно-динамические процессы в наноструктурированных кристаллах при облучении ионами / В. В. Углов [и др.] // Изв. вузов. Физика. – 2017. – Т. 60, № 10. – С. 125–130.Радиационно-динамические процессы в наноструктурированных кристаллах при облучении ионами / В. В. Углов [и др.] // Изв. вузов. Физика. – 2017. – Т. 60, № 10. – С. 125–130.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.