金属微结构变形行为的晶体相场法研究

发布时间：2020-12-26 02:06

　　调控材料内部微观结构用以提高其加工性能是研究者们一直以来共同关注的课题。在时间尺度和空间尺度极其有限的条件下,工程实践需耗费大量的时间和成本也难以捕捉到微结构的细节信息。因此,利用晶体相场法研究金属微结构的变形行为意义重大。本文充分利用晶体相场法在微结构演化方面优势,在原子尺度和扩散时间尺度对金属晶体中二维三角相进行模拟。单组元单模晶体相场模型的模拟结果表明,纳米双晶中存在两条小角对称倾转晶界其结构能够用等距垂直排列的刃型位错模型来描述。在体系中持续施加等面积应变,金属微结构在原子层面上发生变形。变形过程中晶界定向迁移且晶界结构未发生转变。金属微结构变形行为的最终结果是异号位错相互抵消导致两条晶界在应力作用下完全湮没,伴随金属缺陷的消失纳米双晶转变为无畸变的单晶。根据原子密度演化图结合体系能量的定量分析可将晶界湮没过程大致分为三个阶段:第一阶段晶界发射四种结构组态（Ⅰ-型、Ⅱ-型、Ⅲ-型和Ⅳ-型）不同的位错并在晶界处发生分离形成新的亚晶粒;第二阶段位错穿越晶粒内部沿面心立方（111）面做有规律的滑移运动,Ⅰ-型和Ⅳ-型位错向两边运动,Ⅱ-型和Ⅲ-型位错向中部靠近。这两个阶段中由于样品受... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1位错的基本类型[12]

处于压缩应力，下方晶格则受到拉应力；负刃型与之相动方式，一种是滑移运动另一种是攀移运动[8]。滑移作体积，滑移的速度取决于外应力场的大小、晶体纯度、则伴随体积的变化，其外力所做的功需最低限度的补偿的速度由扩散过程控制，与滑移相比因为要求原子和空数是由许多晶粒组成，结构相同位向不同的晶粒之间的种典型的面缺陷，晶界结构首先取决于与其相邻的两个的相对取向往往可以用两晶粒通过某一轴 u 旋转一个最度一般低于10 ，大角晶界则高于 。在本文中，我们界，对称倾转晶界可以看作是将晶界不同侧的晶粒相互，所以小角对称倾转晶界能够用位错理论所描述。其晶界起的严重畸变范围是直径约为几十个或几百个原子半径

图 1.3 二维分子动力学模拟的微结构示意图[12]同的计算模型都有各自最适用的范围，但这些计算方法步的发展。因此，我们要有针对性的选择并发展不同的演化的各种复杂的情况。最终通过多种计算方法相耦合路。法简介与模型发展Phase Field Crystal Model，简称 PFC)最早是由 Elde理论的唯象方程提出，随后他将晶体相场的模型与经典晶体相场法理论基础[21]。晶体相场法是材料科学中原子

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]金属材料微观缺陷结构演化的机理研究[D]. 黄礼琳.广西大学 2017



本文编号：2938825