位錯與界面相互作用機(jī)制的相場方法研究.pdf

1、很多納米晶體材料的強(qiáng)化效應(yīng)歸于界面對位錯的阻礙作用，深入理解界面強(qiáng)化機(jī)制對材料的優(yōu)化設(shè)計有著重要意義。位錯與界面的相互作用受諸多跨尺度因素的影響，研究這些因素的作用需要多尺度的數(shù)值模擬方法。本文旨在發(fā)展位錯的相場微彈性模型，在連續(xù)尺度上研究位錯與共格滑移界面、位錯與晶界位錯網(wǎng)絡(luò)的相互作用。
　　首先討論了位錯與滑移界面的相互作用。較弱界面在位錯剪切下發(fā)生較大的滑移，而此界面滑移會吸引位錯使其陷入界面，從而對位錯穿越界面產(chǎn)生較大的障

2、礙。高應(yīng)力或者低界面位錯速率都會導(dǎo)致界面滑移區(qū)域減小，從而降低界面障礙強(qiáng)度，此結(jié)果表明滑移界面對位錯的阻礙作用與速率相關(guān)。
　　利用相場模型結(jié)合簡單標(biāo)度分析，研究了層錯能和界面強(qiáng)度對于擴(kuò)展位錯穿越滑移界面的影響。發(fā)現(xiàn)存在只有頭不全位錯穿越的不全穿越模態(tài)，此時頭不全位錯后面有長層錯生成，有利于發(fā)生孿晶變形。結(jié)果中給出了位錯從不全穿越到全穿越模態(tài)的相圖。
　　改進(jìn)了現(xiàn)有位錯相場模型中描述位錯核反應(yīng)的晶體能表達(dá)式，使其基于所有位錯

3、的總Burgers矢量。并利用改進(jìn)前后的模型來描述相交滑移面上共線位錯結(jié)的能量、結(jié)構(gòu)、解開力以及解開機(jī)制，發(fā)現(xiàn)只有改進(jìn)后的模型才能準(zhǔn)確描述相交面上的位錯核結(jié)構(gòu)反應(yīng)。
　　利用改進(jìn)的相場模型研究了品格螺位錯穿越小角度扭轉(zhuǎn)晶界中位錯網(wǎng)絡(luò)的過程。小角度扭轉(zhuǎn)晶界包含兩種典型的位錯網(wǎng)絡(luò):高層錯能中全位錯組成的六邊形網(wǎng)絡(luò)和低層錯能中不全位錯與層錯組成的三角形網(wǎng)絡(luò)。穿越位置會影響六邊形網(wǎng)絡(luò)的穿越障礙，此阻礙作用主要源于晶格位錯與穿越位置附近的共