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纯铜[0 1 1]倾侧型非共格3晶界结构稳定性分子动力学模拟研究

董垒 王卫国

纯铜[0 1 1]倾侧型非共格3晶界结构稳定性分子动力学模拟研究

董垒, 王卫国
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  • 有研究表明, 非共格3晶界的行为在中低层错能面心立方金属晶界 特征分布演化中发挥着重要作用. 为了掌握不同界面匹配的非共格3晶界的特性, 本文利用分子动力学(MD)模拟方法首先研究了纯铜的[0 1 1]倾侧型 非共格3晶界在7001100 K温度范围内和常压下的结构稳定性. MD模拟采用原子间相互作用长程经验多体势, 步长为510-15 s. 模拟结果表明: 所研究的五个非共格3晶界, 其结构稳定性存在很大差异, 其一般规律是, 与(1 1 1)/(1 1 1)共格孪晶界之间的夹角(角)越小, 晶界匹配值越大, 则非共格3晶界越稳定; 反之亦然. 角最小的 (2 5 5)/(2 1 1)非共格3晶界较稳定, 在退火过程中几乎不发生变化. 随着角的增大, 非共格3晶界不再稳定, 这类晶界会通过Miller指数较高一侧晶体每三层原子面合并为一层原子面 (或Miller指数较低一侧晶体每一层原子面分解为三层原子面)的机理 转变为亚稳的台阶状晶界, 台阶面部分地处于精确的能量极低 的{111}/{111}共格孪晶界上; 当提高温度退火时, 这种台阶状晶界最终会全部转变成稳定平直的{111}/{111}共格孪晶界.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51171095, 51271058)资助的课题.
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    Wang W G, Zhou B X, Rohrer G S, Guo H, Cai Z X 2010 Mater Sci. Eng. A 527 3695

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    Fang X Y, Wang W G, Cai Z X, Qin C X, Zhou B X 2010 Mater Sci. Eng. A 527 1571

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    Brandon D G 1966 Acta Met. 14 1479

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    Fincham D, Heyes D M 1985 Dynamical Processes In Condensed Matter Evans M W Ed. Advances in Chemical Physics (Vol LXIII) Wiley, New York

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    Berendsen H J C, Van Gunsteren W F 1986 Practical Algorithms For Dynamic Simulations Proceedings of the International School of Physics "Enrico Fermi", North-Holland, Amsterdam

    [12]

    Li J H, Dai X D, Liang S H, Tai K P, Kong Y, Liu B X 2008 Phys. Rep. 455 1

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    [14]

    Wolf U, Ernst F, Muschik T, Finnis M W, Fischmeister H F 1992 Philos. Mag. A 66 991

    [15]

    Zhang W Z, Weatherly G C 2005 Prog. Mater Sci. 50 181

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    Zhang W Z, Weatherly G C 2005 Prog. Mater Sci. 50 181

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出版历程
  • 收稿日期:  2013-02-18
  • 修回日期:  2013-04-15
  • 刊出日期:  2013-08-05

纯铜[0 1 1]倾侧型非共格3晶界结构稳定性分子动力学模拟研究

  • 1. 山东理工大学机械工程学院, 淄博 255049;
  • 2. 福建工程学院材料科学与工程学院, 福州 350108
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51171095, 51271058)资助的课题.

摘要: 有研究表明, 非共格3晶界的行为在中低层错能面心立方金属晶界 特征分布演化中发挥着重要作用. 为了掌握不同界面匹配的非共格3晶界的特性, 本文利用分子动力学(MD)模拟方法首先研究了纯铜的[0 1 1]倾侧型 非共格3晶界在7001100 K温度范围内和常压下的结构稳定性. MD模拟采用原子间相互作用长程经验多体势, 步长为510-15 s. 模拟结果表明: 所研究的五个非共格3晶界, 其结构稳定性存在很大差异, 其一般规律是, 与(1 1 1)/(1 1 1)共格孪晶界之间的夹角(角)越小, 晶界匹配值越大, 则非共格3晶界越稳定; 反之亦然. 角最小的 (2 5 5)/(2 1 1)非共格3晶界较稳定, 在退火过程中几乎不发生变化. 随着角的增大, 非共格3晶界不再稳定, 这类晶界会通过Miller指数较高一侧晶体每三层原子面合并为一层原子面 (或Miller指数较低一侧晶体每一层原子面分解为三层原子面)的机理 转变为亚稳的台阶状晶界, 台阶面部分地处于精确的能量极低 的{111}/{111}共格孪晶界上; 当提高温度退火时, 这种台阶状晶界最终会全部转变成稳定平直的{111}/{111}共格孪晶界.

English Abstract

参考文献 (15)

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