经验原子势下铝镁合金中溶质原子向位错芯迁移的最低能量路径

铝镁合金在制造业中应用广泛,但其在特定应变率下的塑性失稳不利于加工应用.溶质原子与位错的交互作用是塑性失稳的微观机理.本文采用势能曲面过渡态搜索技术计算了铝镁合金中替代型溶质镁原子向位错芯迁移的过渡态,确认了溶质原子与位错芯的交互作用范围,并采用过渡态理论估算了迁移扩散所需的时间,且区分了无空位及有空位参与迁移两种情况.结果表明,位错压应力区内的溶质原子迁移无明显规律,而在位错拉应力区内,随着溶质原子与位错间距的缩短,迁移势能垒和系统总能量均逐渐降低.说明目前广泛采用的经验原子势可以很好地反映溶质原子易朝位错拉应力区偏聚这一现象.溶质原子迁移的过渡态证实迁移过程中的微观结构变化因溶质原子所处位置不同而各异,而交互作用范围不超过约2nm.空位参与对迁移的辅助作用被量化为迁移热激活时间的缩短,并得出其可在微秒量级.当溶质原子完成迁移稳定至位错芯附近,并不倾向于沿位错线密集分布.