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位错演化路径的应力相关性研究

位错;层错宽度;相场;Peierls应力

摘要 基于相场微弹理论的原子确定的相场位错动力学模型，本文详细地研究了铜材料中的位错整个演化过程(包括位错分解,形核和湮灭)的应力依赖性。重要的参数(例如弹性常数,晶格失配能和梯度能量系数)由分子动力学确定,利用留数定理数值地求解了各向异性应力核，作为各向异性铜中混合位错的刃型和螺型分量所产生的弹性应力场的前置因子。然后利用该相场模型计算了螺旋位错的Peierls应力和应力下的堆垛层错宽度，并与半离散变分Peierls-Nabarro模型和分子动力学模型进行了对比，验证了当前相场模型的可行性。随后将相场模型应用于螺旋位错偶极子和位错环，探究在不同应力状态下可能的位错演化路径。研究发现位错演化机制与所施加的应力密切相关，并且可以通过三个重要的临界应力加以区分,即临界应力,奇异应力和形核应力。当所施加的应力小于临界应力时,无论是否保留了Shockley不全位错，位错环最终都会湮灭;当施加的应力超过形核应力时,不全位错将在位错环中的堆垛层错区域内自发形核,随后发生一系列位错反应,最终形成的60^o混合位错。研究也发现在滑移面上垂直于Escaig应力的剪切应力分量会抑制堆垛层错区局部位错的形核。



关键词: 位错;层错宽度;相场;Peierls应力