α-Fe中〈110〉倾斜晶界的分子动力学研究

采用分子动力学结合不同原子间相互作用势函数研究了α-Fe中具有不同位相差(26°～140°)的〈110〉倾斜晶界的强度、γ面及滑移系,并通过模拟准静态拉伸试验研究了各晶界解理断裂过程。研究结果表明,随着位相差的增加,晶界能量在110°附近出现极小值,Σ3{112}晶界是α-Fe〈110〉倾斜晶界中最稳定的晶界之一;Σ3{111}晶界解理断裂能量计算结果与实验和第一性原理计算结果符合得很好;Σ3{112}晶界解理断裂过程中伴随着孪生与滑移,从而导致其解理断裂能量高于晶界形成能。

α-Fe〈110〉倾斜晶界上He扩散机理的分子动力学研究

采用分子动力学结合Juslin等最近建立的Fe-He原子间相互作用势函数研究了300～1 200K范围内α-Fe中具有不同位相差(26°～140°)的〈110〉倾斜晶界的热稳定性、He在各晶界上的结合能及其晶界扩散模式,计算了间隙He在晶界上的扩散系数。研究结果表明:1 200K以下各晶界均具有良好的热稳定性;He与晶界具有很强的结合能;间隙He在不同类型晶界上具有不同的扩散机制,间隙He在晶界上的扩散模式取决于晶界的原子结构及晶界上自由空间的大小。

α-Fe<110>倾侧晶界单轴拉伸下位错演变的分子动力学模拟

采用分子动力学方法通过建立单轴拉伸条件下α-Fe<110>倾侧晶界模型,研究α-Fe<110>倾侧晶界及空洞周围位错发射、增殖演变过程.结果表明:α-Fe在塑性变形阶段与解理断裂微裂纹形核时会发射1/2<111>全位错并随着拉伸加载而呈指数型增殖,且内部位错相遇扩展分解得到<100>或<110>不全位错;此外,纳米空洞的存在提前了基体内部位错产生的时间,加快了位错密度的增长,但并不影响位错的增殖速度.

纯Mo〈110〉对称倾侧晶界的分子静力学模拟研究

Mo的固有脆性是限制Mo及Mo基合金作为包壳材料应用的关键性问题,其脆性的一个重要来源是Mo本身强度较低的晶界。为系统理解纯Mo的晶界结构,本文采用分子静力学方法,对32个〈110〉对称倾侧晶界的晶界能及空位形成能进行研究,并讨论空位在晶界上的形成规律。计算结果表明,晶界区域相较于完美晶体更易形成空位,且晶界上空位形成能与晶界能密切相关,越稳定的晶界越不易形成空位。空位在不同晶界结构上的形成规律有显著差异,在倾侧角小于等于58.992°的晶界结构中,空位易在C结构单元内形成;对于倾侧角介于58.992°与144.364°之间的晶界结构,空位易在“屋顶”结构中形成;对于倾侧角大于144.364°的晶界结构,空位易在Z型结构中形成。此外,通过4种势函数对32个晶界结构进行计算的结果表明,在晶界能与空位形成能方面,4种势函数无显著差异,但通过光谱近邻分析势计算得到的一部分晶界结构具有更高的不对称度。