α-Fe单晶拉伸变形热-动力学的分子动力学模拟

材料的微观结构和变形机制决定了其强度和塑性。特别是位错的成核和运动在晶体材料的塑性变形过程中起着至关重要的作用。本工作采用分子动力学模拟方法,研究了α-Fe沿着[010][111][110]及[112]晶向单向拉伸条件下的变形热-动力学行为,分析了相应的位错产生和演变。结果表明,沿不同晶向拉伸时材料表现出不同的屈服强度,由高到低依次为[111][110][112][010]。沿不同的晶向拉伸时,位错密度变化趋势、位错类型及位错萌生时间均有不同,位错萌生时间越早,材料屈服强度越低。温度升高一般会使得单晶Fe在拉伸过程中位错萌生的时间提前,同时伴随弹性模量和强度的降低。对位错演化的热-动力学和广义稳定性分析表明,拉伸过程的热力学驱动力与动力学能垒的变化趋势相反,则广义稳定性数值与晶向及温度相关。

基于热力学和动力学协同的析出相模拟

析出强化是提升金属材料力学性能的重要手段,研究其涉及的析出相形成过程及机理对于理性控制强化效果,意义重大。本文立足于对相变热力学和动力学协同变化的处理,简要综述了基于CALPHAD计算热力学的介观尺度析出相模拟方法(包括DICTRA模拟、Kampmann-Wagner数值模型、Svoboda-Fischer-Fratzl-Kozeschnik模型、扩散场胞法)和从第一性原理计算出发的多尺度方法(包括相场法和基于Fokker-Planck方程的多尺度组织模拟)。基于此,对金属材料热处理过程中析出相形成机理模拟研究的现状与发展前景做了探讨。