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双模晶体相场研究形变诱导的多级微结构演化

员江娟 陈铮 李尚洁

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双模晶体相场研究形变诱导的多级微结构演化

员江娟, 陈铮, 李尚洁

Multistage microstructural evolution caused by deformation in two-mode phase field crystals

Yun Jiang-Juan, Chen Zheng, Li Shang-Jie
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  • 本文采用双模晶体相场模型,计算了双模二维相图;模拟了形变诱导六角相向正方相转变过程的多级微结构演化,详细分析了位相差、形变方向对位错、晶界、晶体结构、新相形貌的影响规律. 模拟结果表明:形变方向影响正方相晶核的形核位置和生长方向,拉伸时正方相优先在变形带上形核,垂直于形变方向长大,而压缩时正方相直接在位错和晶界的能量较高处形核,平行于形变方向长大;位相差对形变诱发晶界甄没过程有显著影响,体现在能量峰上为,小位相差晶界位错的攀滑移和甄没形成一个能量峰,大位相差晶界位错攀滑移和甄没因分阶段完成而不出现明显的能量峰;形变诱导相变过程中各种因素相互作用复杂,是相变与动态再结晶的复合转变.
    The two-mode phase-field-crystal (PFC) method is used to calculate two-dimensional phase diagram and to simulate the process of multistage microstructural evolution in the transformation from hexagonal phase to square phase, which is induced by deformation. And the effect of misorientation and deformation on dislocation, grain boundary, crystal structure and morphology of the new phase is carefully analyzed. Simulation results show that both the nucleation site and growth direction of the square phase are affected by the direction of deformation. Under a tensile deformation, the nucleation of the square phase occurs preferentially in the deformation zone; while under compression deformation, the nucleation of the square phase may begin at dislocations and grain boundary. Moreover, the new phase grows towards the direction along which the degree of atomic mismatch decreases, i.e. the vertical direction of tensile deformation and the parallel direction of compressive deformation. Besides, the free energy varies with misorientation. In small misorientation, the dislocation climbing, slipping and annihilating will result in an energy peak; while in a big misorientation, the dislocation annihilates in several stages and thus offsetting the energy caused by deformation. Furthermore, the process of phase transformation is complex: It is not a pure phase transformation but a composite change of phase transformation and dynamic recrystallization.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51274167,51174168)和高等学校博士点专项科研基金(批准号:NDYD0008)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 51274167, 51174168), and the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education, China (Grant Nos. NDYD0008).
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-12-10
  • 修回日期:  2014-01-24
  • 刊出日期:  2014-05-05

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