剪切應變下刃型位錯運動的晶體相場模擬.pdf

1、晶體相場方法是一種既可以描述納米尺度的原子點陣結構，又可以描述10-12～10-6s量級時間尺度的原子以及缺陷運動特征的數(shù)值模擬方法，利用其模擬納觀材料結構演化是非常適用的。這種方法已應用到位錯的運動和分解、外延生長、晶界的變形和預熔等研宄中，具有深刻的物理含義。因此本文采用該方法，模擬單模近似下二維六角雙晶體系的刃型位錯在剪切應變作用下的滑移和攀移運動，并研究了應變率和溫度參數(shù)對刃型位錯運動的影響。本文取得的主要的研究成果如下:

2、>　　1.將標準的PFC模型的自由能函數(shù)進行改進，引入剪切外力場與體系原子密度函數(shù)耦合的周期作用項，得到包含剪切應變作用的自由能函數(shù)。
　　2.對不同溫度參數(shù)下單相雙晶單位錯對體系施加不同應變率的外部剪切應力，研究發(fā)現(xiàn)，刃型位錯向液相區(qū)沿柏氏矢量方向做速度越來越快跳躍式的滑移運動，且其跳躍式滑移運動隨外加應變的應變率和溫度參數(shù)的增加而逐漸加快。如果剪切應力的施加方向改變，刃型位錯滑移的方向也會隨之改變，外加剪切應變的方向決定其運動

3、方向。
　　3.對同一溫度參數(shù)下單相雙晶雙位錯對單晶界體系施加不同應變率的外部剪切應力，通過詳細計算在不同的剪切應變下體系的自由能和位錯位置，發(fā)現(xiàn)兩刃型位錯只沿柏氏矢量方向做速度越來越快的跳躍式滑移運動，運動方向相同，具體方向與外加應變方向有關;滑移速度隨外加應變的應變率的增加而加快。而對同一溫度參數(shù)下單相雙晶雙位錯對雙晶界系施加不同應變率的外部剪切應力，發(fā)現(xiàn)兩位錯沿柏氏矢量方向做方向互相相反的跳躍式滑移運動，其運動方向與外加應變

4、方向有關;當兩位錯逐漸靠近時，其運動速度逐漸減小，當兩位錯逐漸遠離時，其運動速度逐漸增大。
　　4.對同一溫度參數(shù)下雙相雙晶單位錯對體系施加不同應變率的外部剪切應力，位錯不僅沿柏氏矢量方向做滑移運動，還出沿垂直于柏氏矢量方向做攀移運動。系統(tǒng)在較大應變率的剪切應變作用下，位錯做速度先逐漸增加然后保持不變的跳躍式滑移運動。當減少對系統(tǒng)施加剪切應變的應變率時，位錯的運動形式發(fā)生改變，位錯將同時發(fā)生跳躍式的滑移和攀移運動。當繼續(xù)減少對系統(tǒng)

5、施加剪切應變的應變率時，位錯在模擬的時間范圍內保持靜止狀態(tài)。隨著對系統(tǒng)施加剪切應變的應變率的減小，位錯運動的速度減慢。
　　5.采用二維位錯動力學對雙相雙晶單位錯對體系在外加剪切應變的作用下位錯滑移進行計算，并與PFC方法的研究結果進行對比，發(fā)現(xiàn)它們的結果非常吻合，這不但能夠驗證PFC方法的正確性，還能體現(xiàn)PFC方法已經很好的考慮原子周期性排列這個優(yōu)勢。
　　本文合理的模擬了不同體系在剪切應變的作用下刃型位錯的運動，形象地展