FCC晶體中位錯(cuò)環(huán)的分子動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、計(jì)算機(jī)計(jì)算速度的提升和計(jì)算方法的發(fā)展，使人們?cè)絹?lái)越多應(yīng)用分子動(dòng)力學(xué)方法研究材料的性質(zhì)。通過(guò)構(gòu)建合理的原子間相互作用勢(shì)（如對(duì)金屬材料采用嵌入原子勢(shì)），分子動(dòng)力學(xué)模擬給出的金屬材料力學(xué)和熱力學(xué)性質(zhì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合很好。
　　分子動(dòng)力學(xué)模擬可以細(xì)致追蹤材料動(dòng)態(tài)演化過(guò)程，提供清楚的動(dòng)態(tài)演化圖像，有利于分析材料的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征。本文關(guān)心的焦點(diǎn)是典型FCC金屬材料銅中Frank位錯(cuò)環(huán)以及不全位錯(cuò)環(huán)的演化規(guī)律和力學(xué)特征。
　　分子動(dòng)力學(xué)程序采

2、用并行程序LAMMPS，并利用背景網(wǎng)格技術(shù)和鍵對(duì)分析技術(shù)編寫了處理效率較高處理能力較強(qiáng)的原子類型鑒別程序等一系列后處理程序。模擬工作開(kāi)始之前，使用LAMMPS提供的金屬銅EAM勢(shì)參數(shù)定量計(jì)算了銅的平衡晶體常數(shù)、彈性常數(shù)以及堆垛層錯(cuò)能等，計(jì)算數(shù)值與實(shí)驗(yàn)數(shù)值符合很好。這說(shuō)明LAMMPS中金屬銅的EAM勢(shì)參數(shù)可以很好描述銅原子間相互作用。
　　零溫下，F(xiàn)CC銅中Frank位錯(cuò)環(huán)的相關(guān)研究得出了一系列有意義的結(jié)果:不同大小和形狀的Fran

3、k位錯(cuò)環(huán)能夠形成的最終穩(wěn)定構(gòu)型不同，但都遵循統(tǒng)一的位錯(cuò)分解和反應(yīng)規(guī)律，所有能夠形成的最終穩(wěn)定構(gòu)型統(tǒng)稱為類層錯(cuò)四面體;Frank位錯(cuò)環(huán)演化成類層錯(cuò)四面體的過(guò)程存在與位錯(cuò)環(huán)尺寸相關(guān)的兩個(gè)現(xiàn)象——臨界尺寸現(xiàn)象和振蕩現(xiàn)象，文中詳細(xì)分析了各種形狀Frank位錯(cuò)環(huán)不能生長(zhǎng)成類層錯(cuò)四面體的臨界尺寸，細(xì)致分析表明大尺寸Frank位錯(cuò)環(huán)演化過(guò)程中存在振蕩現(xiàn)象的原因是彈性波傳播的延遲效應(yīng)引起的位錯(cuò)段所受引力和斥力的時(shí)間不同步。
　　有限溫度下，不全位

4、錯(cuò)環(huán)在自相互作用下收縮過(guò)程的研究結(jié)果表明:溫度對(duì)位錯(cuò)環(huán)的遷移速度有明顯影響，總體而言溫度越高位錯(cuò)遷移速度越大;不同類型位錯(cuò)隨溫度的遷移速度變化率并不一致，一般而言，低溫下0K-50K時(shí)，刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)遷移速度變化率基本一致，遷移速度基本相同。高溫下50K-100K時(shí)，刃型位錯(cuò)具有較大的遷移速度變化率，遷移速度大于螺型位錯(cuò);150K-350K時(shí)不全位錯(cuò)環(huán)自收縮過(guò)程中伴隨新位錯(cuò)產(chǎn)生與脫體，脫體位錯(cuò)的產(chǎn)生揭示了一種不同于傳統(tǒng)Frank-R