Defekte in Kristallen
Diffusion von Punktdefekten in Kristallen
Wir simulieren Diffusion von Punktdefekten - Eigenpunktdefekten und Fremdatomen - in Polykristallen auf atomarer (mit Hilfe der Molekulardynamik) und mesoskopischer Skala. Bei mesoskopischen Simulationen können wir sowohl die Unterschiede zwischen den Diffusionskoeffizienten innerhalb eines Kristallkorns und an den Korngrenzen als auch die partielle Absorption von Defekten an diesen Grenzen berücksichtigen. Diese Simulationen ermöglichen u.a. die Untersuchung der Rolle der polykristallinen Struktur und des Einflusses von Korngrenzen auf die Diffusionsdynamik sowie der Gleichgewichtsverteilung von Punktdefekten in Kristallen.
Versetzungsdynamik in Mono- und Polykristallen
Durch die effiziente Lösung entsprechender mesoskopischer Gleichungen können wir die Versetzungsdynamik in Mono- und Polykristallen simulieren. In unserem Modell wird nicht nur der Einfluss externer Spannungen, sondern auch die langreichweitige elastische Wechselwirkung zwischen Versetzungen, Bildung von Versetzungsdipolen und Annihilation von Versetzungen berücksichtigt. Die Wirkung der Korngrenzen in den Polykristallen als Versetzungsabsorber ist in dem Modell ebenfalls enthalten.
Versetzungsmuster im Gleichgewichtszustand
Die Integration der dynamischen Gleichungen über eine hinreichend lange Zeit erlaubt es uns, die Gleichgewichtszustände des Systems zu bestimmen, bei denen verschiedene Versetzungsmuster entstehen. Diese Muster können direkt mit experimentellen Bildern verglichen werden. Unsere Ergebnisse liefern eine Erklärung für sehr unterschiedliche Versetzungsdichten in verschiedenen Körnern eines ansonsten makroskopisch homogenen Kristalls, sowie für signifikante räumliche Fluktuationen der Versetzungsdichte in einem einzelnen Korn und für die Bildung typischer Zellstrukturen aus Versetzungen.