晶界位错运动与位错反应过程的晶体相场模拟

金属学报, 2014, 50(1): 110-120. doi: 10.3724/SP.J.1037.2013.00308

晶界位错运动与位错反应过程的晶体相场模拟

高英俊 ^1, , 卢成健 ^2, , 黄礼琳 ^3, , 罗志荣 ^4, , 黄创高 ^5,

1.广西大学物理科学与工程技术学院,南宁530004;广西大学广西有色金属及特色材料加工重点实验室,南宁530004

2.广西大学物理科学与工程技术学院,南宁530004;玉林师范学院物理科学与工程技术学院,玉林537000

3.广西大学物理科学与工程技术学院,南宁,530004

4.广西大学物理科学与工程技术学院,南宁530004;玉林师范学院物理科学与工程技术学院,玉林537000

5.广西大学物理科学与工程技术学院,南宁530004;广西大学广西有色金属及特色材料加工重点实验室,南宁530004

基金项目: Foundation of Guangxi Key Laboratory of Processing for Non-ferrous Metal and Featured Materials(GXKFJ12-01) 国家自然科学基金项目51161003和50661001,广西自然科学基金重点项目2012GXNSFDA053001,广西大学广西有色金属及特色材料加工重点实验室开放基金GXKFJ12-01及广西大学科研基金项目XJZ110611资助 Science Foundation of Guangxi University(XJZ110611) Natural Science Foundation of Guangxi Province(2012GXNSFDA053001) National Natural Science Foundation of China(.51161003 and 50661001)

关键词：晶界 , 位错反应 , 应变 , 晶体相场模型

PHASE FIELD CRYSTAL SIMULATION OF DISLOCATION MOVEMENT AND REACTION

Keywords： grain boundary , dislocation reaction , strain , phase-field crystal model

采用晶体相场模型模拟了小角度对称倾转晶界结构及其在外加应力作用下的晶界演化消失过程,从位错的运动形式和体系自由能的变化,分析晶界的消失过程和位错的反应机理,并计算了位错分解的激活能.研究表明,具有二维三角晶格原子点阵结构形成的小角度对称倾转晶界是由配对的双位错按直线规则排列构成,可以看成由2套位错Burgers矢量组成.晶界的消失演化过程主要分为6个特征阶段,包括如下几方面的特征过程:首先晶界位错攀移,然后发生位错分解,晶界发射位错,位错由攀移运动转化为作滑移运动;接着滑移位错穿过晶粒内部,直到对面晶界上湮没,即被晶界吸收与合并;剩余的晶界位错继续作攀移运动,然后又出现位错分解,晶界再次发射位错,使得位错转为作滑移运动,与其它作滑移运动的位错在晶内相遇湮没消失.最后,所有晶界和位错全部消失,双晶结构变成为完整的单晶结构.应用三角晶系的点阵位错的2套基本Burgers矢量的组合,可以有效地表示位错的发射、分解、合并、吸收、湮没的反应过程,并能够揭示出这些反应过程的新Burgers矢量的产生和原有的Burgers矢量的消失,以及Burgers矢量方向发生变化的机理.

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