晶界能(γ)会显著影响金属材料的诸多物理和力学性能,然而bcc金属内γ与晶界取向间相关性特征的认识仍非常有限。为揭示这些潜在特征,本研究采用截断球状双晶分子动力学模型,计算了bcc金属Fe内涵盖0°~180°取向差角(θ)、40个...晶界能(γ)会显著影响金属材料的诸多物理和力学性能,然而bcc金属内γ与晶界取向间相关性特征的认识仍非常有限。为揭示这些潜在特征,本研究采用截断球状双晶分子动力学模型,计算了bcc金属Fe内涵盖0°~180°取向差角(θ)、40个取向差轴(O)共1568组倾斜晶界的能量,统计性分析了γ与晶界取向参数的相关性并揭示了相关机理。结果表明,对于具有不同O的晶界,γ随θ的变化趋势在大角度范围内会存在显著差异;从统计性角度来看,γ在θ和偏转角较小时整体上随这2类角度的增大而提高,随后整体保持平稳。非重位点阵晶界的能量并不高于重位点阵(coincidence site lattice,CSL)晶界,在较小θ范围内随θ的变化趋势与CSL晶界相同。当O从取向投影三角形的内部向边部再向顶点变化时,倾斜晶界结构的对称性整体上逐渐升高从而对应能量逐渐降低,<111>顶点附近的能量整体最低。具有低Miller指数或高密排晶界面的晶界并不一定具有较低能量,γ整体上随晶界面对应表面能的增大而升高直至整体保持平稳。γ与重位因子(Σ)整体上无可见相关性,但固定O下γ(θ)曲线上的能量低谷一般都位于具有极小Σ的晶界。此外,还发现bcc金属中γ与晶界取向之间潜在的相关性及规律与fcc金属部分相似或相同。展开更多
文摘晶界能(γ)会显著影响金属材料的诸多物理和力学性能,然而bcc金属内γ与晶界取向间相关性特征的认识仍非常有限。为揭示这些潜在特征,本研究采用截断球状双晶分子动力学模型,计算了bcc金属Fe内涵盖0°~180°取向差角(θ)、40个取向差轴(O)共1568组倾斜晶界的能量,统计性分析了γ与晶界取向参数的相关性并揭示了相关机理。结果表明,对于具有不同O的晶界,γ随θ的变化趋势在大角度范围内会存在显著差异;从统计性角度来看,γ在θ和偏转角较小时整体上随这2类角度的增大而提高,随后整体保持平稳。非重位点阵晶界的能量并不高于重位点阵(coincidence site lattice,CSL)晶界,在较小θ范围内随θ的变化趋势与CSL晶界相同。当O从取向投影三角形的内部向边部再向顶点变化时,倾斜晶界结构的对称性整体上逐渐升高从而对应能量逐渐降低,<111>顶点附近的能量整体最低。具有低Miller指数或高密排晶界面的晶界并不一定具有较低能量,γ整体上随晶界面对应表面能的增大而升高直至整体保持平稳。γ与重位因子(Σ)整体上无可见相关性,但固定O下γ(θ)曲线上的能量低谷一般都位于具有极小Σ的晶界。此外,还发现bcc金属中γ与晶界取向之间潜在的相关性及规律与fcc金属部分相似或相同。