胡婷婷
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卢艳丽
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贾德伟
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张刘超
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陈铮
材料导报
晶界预熔是指多晶材料的晶界在低于块体熔点温度时,就已经出现熔化的行为.这种行为会影响晶界的滑移阻力、晶界扩散、Coble蠕变速率等,改变多晶材料的宏观性能,显著降低材料的高温抗剪能力甚至会诱发热裂纹使材料发生灾难性失效行为.综述了研究晶界预熔的晶体相场方法的模型及结果分析;概括了国内外关于晶界预熔的研究,包括实验方法及其他模拟方法,如分子动力学方法、蒙特-卡洛方法、相场法等;指出了晶体相场方法相对于其他模拟方法的优势以及晶体相场方法研究晶界预熔的未来发展趋势.
关键词:
晶界预熔
,
实验
,
模拟
,
晶体相场模型
高英俊
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卢成健
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黄礼琳
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罗志荣
,
黄创高
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00308
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.
关键词:
晶界
,
位错反应
,
应变
,
晶体相场模型
高英俊
,
周文权
,
邓芊芊
,
罗志荣
,
林葵
,
黄创高
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00816
采用晶体相场模型,分别模拟了小角对称倾侧双晶体系在高温接近熔点温度和达到固-液共存温度时,在外加应变作用下的小角度晶界以及位错的湮没过程.研究表明,没有加外应变时,当体系接近熔点温度情况下,晶界处的晶格位错周围出现预熔化现象,此时预熔化区域内的位错结构并没有发生改变;当温度达到高温固-液共存温度时,预熔化区域明显增大.经高温预熔化后,再施加外应变作用,这时,己存在预熔化的晶界位错发生滑移运动,然后出现位错相遇湮没,晶界消失,同时,伴随的预熔化区域也消失.在预熔化温度情况下的晶界位错的湮没规律基本相同.预熔化温度越接近熔点温度,位错缺陷周围预熔化区域出现晶格原子软化现象越明显,降低了位错周围原子之间的结合强度.这时,在施加外应变作用下,晶格原子对位错滑移运动的阻力降低,位错运动得更快.对于达到高温固-液共存温度情况,此时施加外加应变后,原预熔化区域会出现应变诱发更大面积的预熔化区域.观察到外加应变诱发预熔化区域变化过程中,出现了位错成对地增殖,并发生位错对的旋转和湮没等相互作用;同时,外加应变诱发的预熔化区域的形状随预熔化区内的位错的相互作用而发生变化,出现了预熔化区域相向扩展、连通,然后又分解、分离;尽管这时的预熔化区域形状随外应变作用在不断变化,但此时的预熔化区并不会出现合并消失现象,与较低的预熔化温度的位错运动情况完全不同.
关键词:
晶体相场模型
,
应变
,
晶界预熔化
,
位错
,
高温
