温度梯度下Zr晶界迁移的分子动力学研究

作     者：冷恩贵 金娜 杨劼人 LENG Engui;JIN Na;YANG Jieren

作者机构：四川大学材料科学与工程学院四川成都610065 

出 版 物：《四川冶金》 (Sichuan Metallurgy)

年 卷 期：2024年第46卷第4期

页      面：53-57页

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金资助(项目号No.520742292 No.52371035) 

主　　题：晶界迁移 定向退火 超额自由能 晶界预熔 分子动力学模拟 

摘      要：定向退火技术广泛应用于提升高温合金综合性能,其构建温度梯度环境驱动晶界定向迁移,获得性能优异的柱状晶组织。然而,不同晶界的迁移能力差异较大,对柱状晶组织的形成造成阻碍。为了更好的调控定向退火工艺,本研究采用分子动力学方法对α-Zr中多个晶界在温度梯度下的迁移行为进行研究,归纳不同晶界在迁移过程中能量变化特征与迁移行为之间的规律,阐明超额势能与预熔温度等因素影响晶界迁移的机理。研究发现,原子势能越高则迁移激活焓越低,预熔温度越低则驱动力越大,晶界越容易发生迁移。这一发现可为解释温度梯度环境下晶粒的异常长大与晶界的停止迁移提供理论依据,为更好调控此类合金微观组织、获得均匀柱状晶提供理论参考。