三維晶體相場(chǎng)法模擬應(yīng)力作用下晶體的預(yù)熔及熔解.pdf

1、由于晶界的預(yù)熔化可以改變多晶材料的宏觀性能，所以引起了科學(xué)家的重視。然而晶界卻是只有幾個(gè)原子層厚的，從而使得在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件下，很難觀察到這些較微觀的現(xiàn)象，所以研究者們決定使用功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)模擬軟件技術(shù)，以此彌補(bǔ)這種由于樣品尺寸而引起的實(shí)驗(yàn)缺點(diǎn)。對(duì)于性能提高的材料，為了開發(fā)預(yù)測(cè)該材料的功能特性，以及為了該材料的預(yù)熔和熔解的現(xiàn)象，很有必要建立一種從微觀尺度出發(fā)的數(shù)值模擬技術(shù)。本文采用三維晶體相場(chǎng)方法，研究溫度在固-液共存區(qū)域下小角度對(duì)稱

2、傾側(cè)晶界，預(yù)熔及熔解狀態(tài)下應(yīng)力作用的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)過程以及現(xiàn)象，探索位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的機(jī)理，研究位錯(cuò)熔解半徑與溫度的關(guān)系，主要成果如下:
　　1.制備樣品到達(dá)一定溫度時(shí)，△B=0.0250，位錯(cuò)出現(xiàn)明顯熔解現(xiàn)象，并且隨著溫度△B的升高，位錯(cuò)向外熔解的區(qū)域不斷擴(kuò)大，熔解半徑不斷增大，說明體系在接近熔點(diǎn)溫度時(shí)晶界處的位錯(cuò)首先誘發(fā)晶界出現(xiàn)預(yù)熔化現(xiàn)象，當(dāng)熔解趨于穩(wěn)定后在應(yīng)力作用下，同一水平直線上的一組位錯(cuò)對(duì)相互靠近，最終湮滅變?yōu)橐粋€(gè)完整晶界;當(dāng)溫度△B

3、更高時(shí)，△B＞0.0250，位錯(cuò)出現(xiàn)更加明顯的熔解，并且隨著溫度△B的升高，位錯(cuò)向外熔解的區(qū)域也不斷擴(kuò)大，熔解半徑也不斷增大，由此可以得到，體系的溫度決定了位錯(cuò)的熔解程度，體系溫度越高，就越容易發(fā)生熔解現(xiàn)象。但是，熔解現(xiàn)象不僅是在熔點(diǎn)處發(fā)生的，而是在低于熔點(diǎn)時(shí)就在晶體的缺陷處產(chǎn)生了預(yù)熔，當(dāng)熔解趨于穩(wěn)定后在應(yīng)力作用下，同一水平直線上的一組位錯(cuò)對(duì)相互靠近，最終連通。
　　2、對(duì)樣品施加X軸單向應(yīng)力時(shí)，位錯(cuò)對(duì)彼此靠近，相互吸引，最終連通

4、，位錯(cuò)對(duì)由升溫穩(wěn)定后的圓形逐漸被X軸壓縮變?yōu)楸鈭A形;相反對(duì)樣品施加Y軸單向應(yīng)力時(shí)，位錯(cuò)對(duì)由升溫穩(wěn)定后的圓形逐漸被Y軸拉伸變?yōu)楸鈭A形，但位錯(cuò)對(duì)并不相互吸引。但是這兩種作用方式的自由能曲線趨勢(shì)相同，證明其運(yùn)動(dòng)機(jī)理相同。
　　3、對(duì)樣品施加剪切應(yīng)力后，位錯(cuò)對(duì)在X軸方向做滑移運(yùn)動(dòng)，在Y軸方向攀移做攀移運(yùn)動(dòng)，對(duì)錯(cuò)對(duì)依舊是相互吸引彼此靠近。由模擬結(jié)果可以得出越靠近原子層中心截面圖中位錯(cuò)對(duì)越多，其熔解區(qū)域也越小，熔解半徑也越小，熔解發(fā)生的越劇烈