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晶体相场模型及其在材料微结构演化中的应用 被引量:1
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作者 高英俊 卢昱江 +3 位作者 孔令一 邓芊芊 黄礼琳 罗志荣 《金属学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期278-292,共15页
随着计算机技术的快速发展,计算机模拟实验在材料科学中的作用越来越突出。计算机数值模拟技术已经和实验观测、理论模型分析并称为20世纪以来的三大科学研究方法。本文首先简要地从空间特征分辨尺度和时间特征尺度比较了几种重要的计... 随着计算机技术的快速发展,计算机模拟实验在材料科学中的作用越来越突出。计算机数值模拟技术已经和实验观测、理论模型分析并称为20世纪以来的三大科学研究方法。本文首先简要地从空间特征分辨尺度和时间特征尺度比较了几种重要的计算模拟方法——分子动力学(MD)、传统相场方法(TPF)和晶体相场(PFC)方法的各自适应的特征尺度范围和特点。在模拟纳观尺度的材料微结构演化,PFC在特征时间尺度上更具优势。其次,介绍了PFC模型,及其建立的物理基础和数学基础,以及该方法的特色优势。同时,介绍该PFC模型的拓展与推广,包括二元和多元体系、气-液-固三相体系、双模和多模体系的PFC模型,以及求解PFC模型的动力学方程数值计算的关键技术与主要步骤。再次,结合作者在材料微结构演化方面的研究,着重介绍PFC模型的几个重要方面的应用例子,包括材料纳观缺陷结构演化、凝固的枝晶生长和晶体外延生长、高温预熔化变形和动态回复、纳观尺度的裂纹扩展与分叉、无序-有序金属玻璃转变、石墨烯的缺陷结构、金属互联线电迁移空洞、多铁复合材料的畴结构、金属泡沫结构的生成等。最后,总结并指出PFC模型的拓展方向与今后应用的重点方面和新领域。 展开更多
关键词 晶体模型 数值模拟 微结构演化 缺陷 空洞裂纹
条状晶位错运动的晶体相场模拟 预览 被引量:2
2
作者 邓芊芊 胡绪志 +2 位作者 黄礼琳 罗志荣 高英俊 《广西科学院学报》 2017年第4期223-227,共5页
【目的】研究条状晶内不同矢量位错相互作用的情况,以揭示其运动和能量变化规律。【方法】采用晶体相场(PFC)模型,模拟4块取向差较小的条状晶所形成的4条亚晶界在应力作用下的煙没机制,并从位错运动和能量变化角度分析该机制。4条... 【目的】研究条状晶内不同矢量位错相互作用的情况,以揭示其运动和能量变化规律。【方法】采用晶体相场(PFC)模型,模拟4块取向差较小的条状晶所形成的4条亚晶界在应力作用下的煙没机制,并从位错运动和能量变化角度分析该机制。4条亚晶界中,2条是对称倾侧亚晶界,2条为非对称倾侧亚晶界结构。【结果】取向差较小的条状晶所形成的晶界为亚晶界,亚晶界上双位错组的数量由相邻两晶粒的取向差的大小决定;而在应力作用下,亚晶界的煙没过程主要有3个阶段:位错攀移及体系能量升高的第1阶段,位错分离及体系能量下降的第2阶段,位错相互作用及体系能量波动升高的第3阶段;由于存在非对称倾侧亚晶界,整个煙没过程比对称倾侧亚晶界的煙没过程较复杂一些。【结论】位错的相互作用存在4种情况:两位错相向运动,当位错矢量方向完全相反且在同一直线上时,相遇后发生煙没;立错相向运动,但运动方向不在一条直线上且距离较近,则可以相互吸引,最后依然可以煙没;如果运动方向不在一条直线上且距离较远,则无法相互吸引,它们只会朝着各自的运动方向继续运动;如果运动方向在一条直线上,但是位错方向不完全相同,它们相遇后不会煙没,而是组合形成一个复合位错。 展开更多
关键词 晶体模型 亚晶界 位错 互作用
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不同衬底条件下石墨烯结构形核过程的晶体相场法研究 预览
3
作者 谷季唯 王锦程 +3 位作者 王志军 李俊杰 郭灿 唐赛 《物理学报》 CSCD 北大核心 2017年第21期313-322,共10页
利用可描述气-固转变的三模晶体相场模型,在原子尺度上研究了不同衬底条件下石墨烯结构的形核过程.结果表明:无论衬底存在与否,气态原子均是先聚集为无定形过渡态团簇,随着气态原子的不断堆积和固相团簇中原子位置的不断调整,过渡态团... 利用可描述气-固转变的三模晶体相场模型,在原子尺度上研究了不同衬底条件下石墨烯结构的形核过程.结果表明:无论衬底存在与否,气态原子均是先聚集为无定形过渡态团簇,随着气态原子的不断堆积和固相团簇中原子位置的不断调整,过渡态团簇逐渐转变为有序的石墨烯晶核,在此过程中,五元环结构具有重要的过渡作用;石墨烯在结构匹配较好的衬底(如面心立方(face-centered cubic,FCC)结构(111)和(110))上生长时,可形成几乎没有结构缺陷单晶石墨烯岛;在无衬底或结构匹配性较差的衬底(如FCC结构(100)面)上生长时,形成的石墨烯岛结构缺陷和晶界较多,不利于高质量石墨烯的制备. 展开更多
关键词 晶体模型 形核 石墨烯 金属衬底
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二维大取向角对晶界湮没过程的晶体相场模拟 预览 被引量:3
4
作者 孔令一 卢昱江 +3 位作者 邓芊芊 黄礼琳 罗志荣 高英俊 《广西科学院学报》 2017年第4期228-233,共6页
【目的】针对大角正方相晶界的位错结构,揭示在外应变下的位错运动和位错反应的微观机理。【方法】采用双模晶体相场(PFC)模型,模拟大角度取向角位错湮没过程。【结果】晶界上的位错是由4个位错组成1个位错对。晶界湮没有如下主要过程:... 【目的】针对大角正方相晶界的位错结构,揭示在外应变下的位错运动和位错反应的微观机理。【方法】采用双模晶体相场(PFC)模型,模拟大角度取向角位错湮没过程。【结果】晶界上的位错是由4个位错组成1个位错对。晶界湮没有如下主要过程:开始时位错沿晶界攀移,随后晶界发生位错分解并发射,位错运动方式由攀移转为滑移;滑移位错与其他位错在晶内相遇发生湮没,其余晶界位错进行攀移,再次出现晶界位错分解发射位错,位错滑移穿过晶界内部,到达对面晶界处发生湮没。在这个过程中部分位错滑移与其他位错相遇会形成新的位错,同样继续进行攀移、分解、滑移进而湮没的运动。【结论】PFC模型能较好地用于研究大角度正方相的位错在施加应力作用下的运动。 展开更多
关键词 晶界 位错 大取向角 晶体模型
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缺陷预熔化现象的晶体相场模拟 预览 被引量:1
5
作者 黄礼琳 邓芊芊 +2 位作者 卢昱江 罗志荣 高英俊 《广西科学院学报》 2017年第4期234-239,共6页
【目的】研究外应变作用下BCC晶体中晶界和位错的预熔化现象,揭示晶界预熔化的机理。【方法】构建包含外力场与晶格原子密度耦合作用项的三维体系自由能函数,并建立以温度为主要参数的晶体相场模型,模拟三维情况下某一平面的晶界和位错... 【目的】研究外应变作用下BCC晶体中晶界和位错的预熔化现象,揭示晶界预熔化的机理。【方法】构建包含外力场与晶格原子密度耦合作用项的三维体系自由能函数,并建立以温度为主要参数的晶体相场模型,模拟三维情况下某一平面的晶界和位错的预熔现象。【结果】随着温度的升高,位错熔解的区域不断扩大,在接近熔点温度时晶界处的位错首先诱发晶界出现预熔化现象;当熔解趋于稳定后,在应力作用下,开始出现位错滑移现象,同一水平直线上的一组位错对相互靠近,最终湮没变为一个完整晶界。【结论】体系的温度影响并决定位错的熔解。体系温度越高,位错处的熔解就越容易进行。 展开更多
关键词 缺陷 预熔化 晶体模型
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晶体相场模拟取向角对晶界湮没过程的影响 预览 被引量:7
6
作者 刘瑶 袁龙乐 +2 位作者 卢强华 黄创高 高英俊 《广西科学》 CAS 2016年第5期437-442,共6页
【目的】研究大角晶界的位错运动和相互作用,揭示晶界发射位错的内在原因。【方法】采用晶体相场模型模拟不同取向角的晶界位错湮没过程。【结果】晶界湮没有如下主要过程:开始时位错沿晶界攀移,随后晶界发生位错发射,位错运动方式... 【目的】研究大角晶界的位错运动和相互作用,揭示晶界发射位错的内在原因。【方法】采用晶体相场模型模拟不同取向角的晶界位错湮没过程。【结果】晶界湮没有如下主要过程:开始时位错沿晶界攀移,随后晶界发生位错发射,位错运动方式由攀移转化为滑移;位错滑移穿过晶粒内部,在到达对面晶界处发生湮没;其余的晶界位错仍作攀移运动,再次出现晶界发射位错;滑移位错与其它位错在晶内相遇发生湮没。【结论】位错在晶界处湮没,自由能曲线的谷较浅,而在晶粒内部湮没,能量曲线的谷较深;晶界攀移的位错越多,能量曲线的峰越高。 展开更多
关键词 晶界 位错湮没 取向角 晶体模型
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纳米级缺口起裂临界条件的晶体相场模拟 预览 被引量:5
7
作者 温振川 宁岁婷 +1 位作者 张睿 高英俊 《广西科学》 CAS 2016年第5期448-453,共6页
【目的】研究初始缺口大小对裂纹起裂的影响。【方法】采用晶体相场(phase-field-crystaUPFC)模型研究单轴拉伸应力作用下,材料裂纹起裂的动态演化过程,并结合自由能分析裂纹起裂与扩展过程中,不同缺口尺寸对裂纹起裂的影响。【结... 【目的】研究初始缺口大小对裂纹起裂的影响。【方法】采用晶体相场(phase-field-crystaUPFC)模型研究单轴拉伸应力作用下,材料裂纹起裂的动态演化过程,并结合自由能分析裂纹起裂与扩展过程中,不同缺口尺寸对裂纹起裂的影响。【结果】沿:c方向施加恒应变,初始缺口:y方向尺寸较小时,改变缺口:c方向尺寸,缺口并不起裂;当3;方向尺寸达到一定值时,初始缺口会起裂。当:V方向尺寸接近起裂临界值时,:c方向尺寸的增大会延缓缺口的起裂。当:r方向尺寸改变量较小时,裂纹并不起裂,当增大到x方向尺寸临界值时,缺口开始起裂并扩展。【结论】在应力大小一定的情况下,缺口起裂与应力作用方向垂直的缺口尺寸密切相关,只有与应变作用方向垂直的尺寸达到临界值,缺口才会发生起裂。 展开更多
关键词 晶体模型 临界缺口尺寸 缺口起裂
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BCC枝晶生长原子堆垛过程的晶体相场研究
8
作者 郭灿 王锦程 +3 位作者 王志军 李俊杰 郭耀麟 唐赛 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期378-383,共6页
通过在自由能泛函中引入各向异性参数得到了一个基于高斯内核的改进晶体相场模型,并采用该模型研究了体心立方结构(BCC)枝晶生长的原子堆垛过程。结果表明,在BCC由正十二面体平衡形貌演化为枝晶组织过程中,形核位置经历了由面心({... 通过在自由能泛函中引入各向异性参数得到了一个基于高斯内核的改进晶体相场模型,并采用该模型研究了体心立方结构(BCC)枝晶生长的原子堆垛过程。结果表明,在BCC由正十二面体平衡形貌演化为枝晶组织过程中,形核位置经历了由面心({110}面)到尖端(?100?取向)的转移,进而发生界面失稳形成枝晶组织;枝晶生长过程中,新的固相原子首先在枝晶尖端附近形核,并快速向尖端及根部生长,枝晶尖端被新原子完全包覆后将再次诱发液相原子附着形核及生长;随初始液相密度的增加,固-液界面移动速率增加,速率系数的各向异性也增强。 展开更多
关键词 晶体模型 枝晶形貌 晶体生长 界面各向异性
剪切应变下刃型位错的滑移机理的晶体相场模拟 被引量:2
9
作者 高英俊 全四龙 +3 位作者 邓芊芊 罗志荣 黄创高 林葵 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期186-196,共11页
针对刃型位错的滑移运动,构建包含外力场与晶格原子密度耦合作用的体系自由能密度函数,建立剪切应变作用体系的晶体相场模型.模拟了双相双晶体系的位错攀移和滑移运动,计算了位错滑移的Peierls势垒和滑移速度.结果表明:施加较大的剪切... 针对刃型位错的滑移运动,构建包含外力场与晶格原子密度耦合作用的体系自由能密度函数,建立剪切应变作用体系的晶体相场模型.模拟了双相双晶体系的位错攀移和滑移运动,计算了位错滑移的Peierls势垒和滑移速度.结果表明:施加较大的剪切应变率作用,体系能量变化为单调光滑曲线,位错以恒定速度做连续运动,具有刚性运动特征;剪切应变率较小时,体系能量变化出现周期波动特征,位错运动是处于低速不连续运动状态,运动出现周期"颠簸"式滑移运动,具有黏滞运动特征;位错启动运动,存在临界的势垒.位错启动攀移运动的Peierls势垒要比启动滑移Peierls势垒大几倍.位错攀移和滑移运动特征与实验结果相符合. 展开更多
关键词 位错滑移 剪切应变 Peierls势 晶体模型
高温应变下的晶界湮没机理的晶体相场法研究
10
作者 高英俊 秦河林 +3 位作者 周文权 邓芊芊 罗志荣 黄创高 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期197-206,共10页
应用晶体相场方法研究高温应变下的预熔化晶界位错湮没机理.结果表明,原预熔化晶界上的位错在应变作用下发生分离运动,形成新晶界,即亚晶界.该过程的实质是生成了亚晶粒;亚晶界的迁移过程的本质是亚晶粒长大、吞噬旧晶粒的过程;亚晶界... 应用晶体相场方法研究高温应变下的预熔化晶界位错湮没机理.结果表明,原预熔化晶界上的位错在应变作用下发生分离运动,形成新晶界,即亚晶界.该过程的实质是生成了亚晶粒;亚晶界的迁移过程的本质是亚晶粒长大、吞噬旧晶粒的过程;亚晶界之间的湮没是亚晶粒完全吞噬旧晶粒过程的结束,体系转变成为单个晶粒结构.根据原子密度序参数沿x和y方向的投影值随应变量的变化特征,可以揭示出高温应变作用下,预熔化亚晶界相遇湮没的本质是两对极性相反的偶极子位错对发生二次湮没,该湮没的微观过程是通过位错连续二次滑移湮没而实现的,其湮没的速率较低温时的湮没速率要小许多. 展开更多
关键词 晶界分解 位错 高温 晶体模型
剪切应力作用下位错运动的晶体相场模拟 预览 被引量:4
11
作者 黄世叶 刘晓骅 +2 位作者 谢森 柳钰玲 高英俊 《广西科学》 CAS 2015年第4期400-406,共7页
【目的】研究剪切应变作用下晶体的位错攀滑移运动特征,揭示原子晶格势垒、剪切应变对位错运动特征的作用机理。【方法】根据位错滑移运动,构建包含外力场与晶格原子密度耦合作用项的体系自由能密度函数,建立剪切应变作用体系的晶体... 【目的】研究剪切应变作用下晶体的位错攀滑移运动特征,揭示原子晶格势垒、剪切应变对位错运动特征的作用机理。【方法】根据位错滑移运动,构建包含外力场与晶格原子密度耦合作用项的体系自由能密度函数,建立剪切应变作用体系的晶体相场模型,模拟位错攀移和滑移运动,计算临界应变。【结果】位错攀移克服的势垒大于滑移的阻力势垒;位错启动运动,存在临界的势垒;施加较大的剪切应变率作用,体系能量变化为单调光滑曲线,位错以恒定速度作连续运动,具有刚性运动特征;剪切应变率较小时,体系能量变化出现周期波动特征,位错运动是处于低速不连续运动状态。【结论】位错攀移和滑移运动特征与实验结果相符合。 展开更多
关键词 位错滑移 剪切应变 模拟 晶体模型
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晶体凸面外延生长演化过程的相场模拟
12
作者 罗萌萌 聂锦西 +3 位作者 何祚信 黄礼琳 毛鸿 高英俊 《广西物理》 2015年第2期16-19,共4页
应用晶体相场法,模拟再现晶体凸面异质外延的生长过程。研究表明,当衬底倾角为5°错配度为0.05时,外延层并不是单一模式进行生长,外延层表面会存在断层现象;当衬底倾角为7°时,错配度较小时外延层以岛状模式生长,生长... 应用晶体相场法,模拟再现晶体凸面异质外延的生长过程。研究表明,当衬底倾角为5°错配度为0.05时,外延层并不是单一模式进行生长,外延层表面会存在断层现象;当衬底倾角为7°时,错配度较小时外延层以岛状模式生长,生长完成后,不产生位错;错配度较大时,外延层以岛状和层状相结合的模式生长,生长完成后产生位错。 展开更多
关键词 晶体模型 异质外延 衬底倾角 错配度
高温应变下的亚晶界湮没与位错旋转机制的晶体相场模拟 被引量:9
13
作者 高英俊 黄礼琳 +3 位作者 周文权 全四龙 林葵 罗志荣 《中国科学:技术科学》 CSCD 北大核心 2015年第3期306-321,共16页
采用先进的晶体相场模型,分别模拟了不同高温条件下的小角对称倾侧晶界,在施加应变下的晶界分解和亚晶界湮没的过程.研究表明:对于不靠近固-液共存温度的高温(T1)预熔化样品,施加应变下的晶界位错发生滑移运动,生成亚晶界和新的晶粒... 采用先进的晶体相场模型,分别模拟了不同高温条件下的小角对称倾侧晶界,在施加应变下的晶界分解和亚晶界湮没的过程.研究表明:对于不靠近固-液共存温度的高温(T1)预熔化样品,施加应变下的晶界位错发生滑移运动,生成亚晶界和新的晶粒.随后,具有相反Burgers矢量的位错亚晶界相向运动,新晶粒不断吞噬旧晶粒而长大,最后发生亚晶界相遇湮没,亚晶界和预熔化区域消失,双晶转变为完整单晶.对于靠近固-液共存温度的高温(T2)预熔化样品,在应变作用下,生成的亚晶界相向运动,当接近到一定距离时,形成位错对偶极子,发生亚晶界位错结构二次转换,之后亚晶界运动反向,往回迁移运动,最后与另一列返回的亚晶界相向靠近,相互作用转变成"之"字形的亚晶界,然后湮没消失,整个体系转变为单晶.对于高温T2预熔化亚晶界,在应变作用下,形成位错对偶极子的过程中,偶极子的2个位错对的预熔化区域开始扩张、连通,形成近似棒状区域.这一过程的实质是高温预熔化区内部的原子晶格变软,使得在应变作用下,原子排列可以较容易的发生滑移和扭转变形,发生了不同类型的位错相互作用,出现了位错萌生、形核和增殖,位错分解和湮没等一系列位错反应,由此引起了位错的Burgers矢量方向的改变和亚晶界位错类型交换. 展开更多
关键词 亚晶界湮没 位错旋转 高温 应变 晶体模型
材料裂纹扩展分叉机理的晶体相场法研究 预览 被引量:9
14
作者 毛鸿 罗志荣 +3 位作者 黄世叶 黄礼琳 卢强华 高英俊 《广西科学》 CAS 2015年第5期499-505,共7页
【目的】进一步探索材料裂纹扩展分叉的机理.【方法】采用晶体相场模型研究平面应力作用下材料裂纹扩展的动态演化过程,分析裂纹扩展过程体系自由能G、裂纹面积分数S、裂口周长犔的变化特征;分别从G、S、L的变化阐述裂纹扩展以及三者与... 【目的】进一步探索材料裂纹扩展分叉的机理.【方法】采用晶体相场模型研究平面应力作用下材料裂纹扩展的动态演化过程,分析裂纹扩展过程体系自由能G、裂纹面积分数S、裂口周长犔的变化特征;分别从G、S、L的变化阐述裂纹扩展以及三者与裂纹扩展临界应变εc 的对应关系;探讨裂口扩展和主裂纹分叉与体系能量G的内在关联.【结果】无应力施加时期,裂纹面积分数S和裂口周长L没有变化;施加拉伸应力后,当系统应变达到一定程度时,S和L开始同时增加,此时的应变大小对应于裂纹启裂临界应变εc 值.【结论】应力施加导致材料中心裂口处应力集中,体系能量上升,系统能量曲线一阶导数的拐点对应于中心裂纹启裂时刻或临界应变.自由能曲线一阶导数拐点处能量上升速率变缓,表明此时弹性应变能得到释放. 展开更多
关键词 晶体模型 临界应变 弹性应变能 裂纹扩展
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双模晶体相场模型在相结构转变中的研究进展 预览
15
作者 员江娟 陈铮 李尚洁 《材料导报》 CSCD 北大核心 2014年第7期134-138,144共6页
双模晶体相场模型是研究复杂晶体结构相变的重要方法.分别介绍了Kuo-An Wu和Greenwood提出的两种双模晶体相场模型,简述了两种模型各自的构造特点:Kuo-An Wu通过在模型中多引入一族倒易矢量来描述复杂晶体结构,Greenwood则通过在自由... 双模晶体相场模型是研究复杂晶体结构相变的重要方法.分别介绍了Kuo-An Wu和Greenwood提出的两种双模晶体相场模型,简述了两种模型各自的构造特点:Kuo-An Wu通过在模型中多引入一族倒易矢量来描述复杂晶体结构,Greenwood则通过在自由能函数中引入多峰和构造两点直接相关函数来完成,两者都在模拟三角结构相向正方结构相的转变中得到了广泛应用;进一步指出了Kuo-An Wu模型相转变的影响因素及高斯峰对Green-wood模型相图的影响;最后指明了晶体相场在相变模拟研究中的发展方向. 展开更多
关键词 晶体模型 双模
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晶体相场方法模拟高温应变作用的预熔化晶界的位错运动 被引量:9
16
作者 高英俊 周文权 +3 位作者 邓芊芊 罗志荣 林葵 黄创高 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期886-896,共11页
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... 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,已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. 展开更多
关键词 晶体模型 应变 晶界预熔化 位错 高温
晶体相场模型在异质外延中的应用现状 预览
17
作者 李尚洁 陈铮 贠江娟 《材料导报》 CSCD 北大核心 2014年第1期137-142,共6页
晶体相场模型作为一种新的模拟技术,较之传统的模拟方法(如分子动力学和标准相场模型)具有突出的优势,能够在原子长度尺寸和扩散时间尺度上模拟材料微观结构的演化过程.晶体相场模型在异质外延中的应用已取得很大进展.简述了纯物质和... 晶体相场模型作为一种新的模拟技术,较之传统的模拟方法(如分子动力学和标准相场模型)具有突出的优势,能够在原子长度尺寸和扩散时间尺度上模拟材料微观结构的演化过程.晶体相场模型在异质外延中的应用已取得很大进展.简述了纯物质和二元合金晶体相场模型,并且综述了晶体相场模型在异质外延中的研究现状,指明该模型的进一步研究方向及在外延薄膜中的应用. 展开更多
关键词 晶体模型 异质外延 薄膜材料 微观结构演化
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高温应变作用下小角度晶界湮没过程的晶体相场模拟 预览 被引量:1
18
作者 周文权 黄世叶 +3 位作者 王震 罗志荣 黄创高 高英俊 《广西科学》 CAS 2014年第3期247-251,共5页
【目的】采用晶体相场模型模拟应变作用下晶界的变形过程。【方法】分别模拟了对称倾侧双晶体系在远离熔点温度和接近熔点温度时,在外加应力作用下小角度晶界的湮没过程。【结果】研究表明,小角度晶界同一侧晶界处相邻位错组的柏氏矢... 【目的】采用晶体相场模型模拟应变作用下晶界的变形过程。【方法】分别模拟了对称倾侧双晶体系在远离熔点温度和接近熔点温度时,在外加应力作用下小角度晶界的湮没过程。【结果】研究表明,小角度晶界同一侧晶界处相邻位错组的柏氏矢量夹角为60&#176;,并且当体系接近熔点温度时,晶界处位错组周围出现预熔区域。【结论】晶界处的位错组在应力作用下进行滑移运动,两种情况中晶界位错的湮没规律基本相同,但由于预熔情况的出现,使得位错运动的阻力降低,位错运动的速度较快,湮没时体系能量减小得更多。 展开更多
关键词 晶体模型 晶界预熔 应变 湮没
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初始原子排列对亚晶界湮没影响的晶体相场模拟 预览
19
作者 邓芊芊 华平 +2 位作者 欧梅莲 白新源 高英俊 《广西科学》 CAS 2014年第3期252-256,共5页
【目的】研究初始原子对亚晶界湮没机制的影响。【方法】采用晶体相场模型模拟亚晶界结构在应力作用下的湮没过程,并从位错运动和能量变化角度对湮没过程进行分析,同时讨论初始原子在两晶粒交界处的对齐程度对其后亚晶界湮没的影响。... 【目的】研究初始原子对亚晶界湮没机制的影响。【方法】采用晶体相场模型模拟亚晶界结构在应力作用下的湮没过程,并从位错运动和能量变化角度对湮没过程进行分析,同时讨论初始原子在两晶粒交界处的对齐程度对其后亚晶界湮没的影响。【结果】研究表明,初始晶界原子排列错位1/4晶格常数时,首先位错在晶界处攀移,然后位错同时分离成两个,一个分离出的位错停留于原位,另一个则进入亚晶内部进行攀移和滑移直至相遇湮没,之后原来停留于原位的位错在攀移一段时间后也进入亚晶内部进行攀移和滑移,最终相遇湮没,形成单晶。而初始晶界原子排列错位1/2晶格常数时,湮没过程与初始晶界原子排列错位1/4晶格常数时的情况存在很大的差异。【结论】亚晶界湮没过程中,位错直接进入亚晶内部进行攀移和滑移,位错间发生复杂的相互作用,最终位错全部湮没,形成单晶。同时体系能量将随应力的增加而波动下降,形成4个明显的峰谷。 展开更多
关键词 晶体模型 亚晶界 初始原子对齐程度 应力诱发湮没
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合金材料中结构转变的晶体相场法模拟 预览
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作者 鲁娜 王永欣 陈铮 《材料导报》 CSCD 北大核心 2014年第17期73-78,共6页
晶体相场方法被用于描述扩散时间尺度上的原子效应,在此基础上,Greenwood结合经典密度泛函理论,通过向自由能函数中引入一组两点相关函数,简化得到结构晶体相场方法.该方法可以用于研究多重组分合金材料的复杂微观结构.与经典密度泛函... 晶体相场方法被用于描述扩散时间尺度上的原子效应,在此基础上,Greenwood结合经典密度泛函理论,通过向自由能函数中引入一组两点相关函数,简化得到结构晶体相场方法.该方法可以用于研究多重组分合金材料的复杂微观结构.与经典密度泛函理论和一般晶体相场方法进行对比,详细论述了结构晶体相场模型的自由能函数以及两点相关函数.简要介绍了结构晶体相场方法在凝固过程、结构转变和复杂缺陷等方面的应用. 展开更多
关键词 晶体模型 模拟 多重组分 结构转变
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