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第一性原理计算Si和Ga掺杂对bcc-fe广义层错能的影响

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钢铁研究学报 2023年第3期35卷 347-354页

作者：陈溥芃王洋张元祥方烽张晓明东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819

采用第一性原理计算了bcc-fe以及bcc-fe分别掺杂硅(Si)、镓(Ga)后{112}滑移系的广义层错能。结果表明:Si和Ga均会降低bcc-fe的广义层错能,对广义层错能曲线峰值的降低幅度分别为8.48%和10.27%;不同元素掺杂也会影响层错发生的位置,Si掺... 详细信息

采用第一性原理计算了bcc-fe以及bcc-fe分别掺杂硅(Si)、镓(Ga)后{112}滑移系的广义层错能。结果表明:Si和Ga均会降低bcc-fe的广义层错能,对广义层错能曲线峰值的降低幅度分别为8.48%和10.27%;不同元素掺杂也会影响层错发生的位置,Si掺杂的bcc-fe趋向于在Si原子所在的{112}面发生方向的层错,而Ga掺杂的bcc-fe更趋向于在与Ga原子近邻的{112}面发生方向的层错。此外,bcc-fe上下层沿着{112}滑移系错动2/3bp(bp=1/2)时,会形成薄层孪晶结构,使2/3bp处的广义层错能显著降低。与错动1bp后形成的完美晶体相比,薄层孪晶为亚稳定状态,可通过相邻的{112}平行晶面逐层错动2/3bp,从而生成多层孪晶来进一步降低层错能,一定程度上解释了fe-Si、fe-Ga合金中发现大量∑3孪晶界的现象。

关键词： bcc-fe {112}滑移系广义层错能薄层孪晶第一性原理局域电荷密度

bcc-fe等温压缩下相变的微观模拟与分析

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金属学报 2008年第9期44卷 1085-1089页

作者：邵建立秦承森王裴北京应用物理与计算数学研究所北京100088

使用嵌入原子势分子动力学方法,对bcc-fe在等温压缩(沿[001]晶向)下的相变(bcc至hcp)的微观过程进行了数值模拟.结果表明,当应力超过相变阈值,hcp相开始形核并沿(011)面长大成片状体系,同时系统进入超应力松弛状态;平均应力及hcp相质量... 详细信息

使用嵌入原子势分子动力学方法,对bcc-fe在等温压缩(沿[001]晶向)下的相变(bcc至hcp)的微观过程进行了数值模拟.结果表明,当应力超过相变阈值,hcp相开始形核并沿(011)面长大成片状体系,同时系统进入超应力松弛状态;平均应力及hcp相质量分数在初始形核时发生突变,之后与体系的体积变化近似呈线性关系;纵向偏应力与相变质量分数在整个相变过程保持线性关系;混合相中,hcp相的平均势能高于bcc相.

关键词：分子动力学 bcc-fe 相变等温压缩

bcc-fe中螺位错与[010]间隙位错环相互作用分子动力学模拟

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原子能科学技术 2021年第7期55卷 1210-1218页

作者：王瑾贺新福曹晗王东杰豆艳坤杨文中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究所北京102413

本文利用分子动力学方法对bcc-fe中螺位错与[010]间隙位错环的相互作用机制进行了模拟,研究结果表明,螺位错在不同温度下滑移靠近不同尺寸位错环时,它们之间的相互作用机制不同。当位错环尺寸为1.5 nm时,位错环在2 K下稳定存在,螺位错... 详细信息

本文利用分子动力学方法对bcc-fe中螺位错与[010]间隙位错环的相互作用机制进行了模拟,研究结果表明,螺位错在不同温度下滑移靠近不同尺寸位错环时,它们之间的相互作用机制不同。当位错环尺寸为1.5 nm时,位错环在2 K下稳定存在,螺位错在剪切应力作用下滑移通过它,并与之位错反应生成[111]位错环,临界剪切应力明显增加;随温度升高到300 K和600 K,[010]位错环因稳定性降低会转变为[111]位错环,该位错环与螺位错反应可生成[010]位错片段,对螺位错阻碍作用逐渐变弱,临界剪切应力增量逐渐降低;随温度进一步升高到823 K,螺位错易交滑移,其与位错环始终无接触,因此无阻碍作用。当位错环尺寸增大到4 nm时,[010]位错环稳定性增加,300~823 K下位错环对螺位错滑移阻碍作用也明显增加。

关键词： bcc-fe 螺位错温度位错环尺寸分子动力学

晶体取向和He浓度对bcc-fe裂纹扩展行为的影响

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金属学报 2018年第1期54卷 47-54页

作者：王瑾余黎明黄远李会军刘永长天津大学材料科学与工程学院水利安全与仿真国家重点实验室天津300354

采用分子动力学模拟研究了300 K时不同He浓度下(001)[010]和(121)[111]2种取向bcc-fe裂纹模型的扩展行为。结果表明,当模型中不存在He时,裂纹取向不同,裂纹扩展机制不同:(001)[010]取向裂纹的扩展机制分为弹性变形、相变、裂纹尖端沿相... 详细信息

采用分子动力学模拟研究了300 K时不同He浓度下(001)[010]和(121)[111]2种取向bcc-fe裂纹模型的扩展行为。结果表明,当模型中不存在He时,裂纹取向不同,裂纹扩展机制不同:(001)[010]取向裂纹的扩展机制分为弹性变形、相变、裂纹尖端沿相变区解理断裂;(121)[111]取向裂纹的扩展机制分为弹性变形、堆垛孪晶、孪晶尖端应力集中诱发多空洞合并断裂。(121)[111]取向裂纹的屈服应力和应变大于(001)[010]取向裂纹,说明(121)[111]取向裂纹具有较强的抵制裂纹扩展的能力。He浓度对裂纹扩展行为的影响主要体现在2个方面:当He浓度较低(0.9%,原子分数)时,He的存在减缓了相变或者孪晶转变速率,降低了裂纹扩展速率;当He浓度较高(6.0%,原子分数)时,大量He团簇的存在促进了空洞形成,导致2种裂纹模型的断裂机制均变为He团簇诱发多空洞合并断裂,未出现相变或者孪晶。

关键词： bcc-fe 裂纹扩展 He浓度分子动力学

不同温度下bcc-fe中螺位错滑移及其与^(1/2)[111]位错环相互作用行为

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物理学报 2021年第6期70卷 299-305页

作者：王瑾贺新福曹晗贾丽霞豆艳坤杨文中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究部北京102413

采用分子动力学方法模拟研究了不同温度下bcc-fe中螺位错滑移行为和螺位错与^(1/2)[111]位错环相互作用机制.结果表明,螺位错在低温2 K剪切应力下主要沿(211)面滑移;随温度逐渐升高到823 K,它容易发生交滑移,该交滑移在(110)和(211)面... 详细信息

采用分子动力学方法模拟研究了不同温度下bcc-fe中螺位错滑移行为和螺位错与^(1/2)[111]位错环相互作用机制.结果表明,螺位错在低温2 K剪切应力下主要沿(211)面滑移;随温度逐渐升高到823 K,它容易发生交滑移,该交滑移在(110)和(211)面之间交替进行,因此随温度升高,临界剪切应力逐渐降低.当螺位错滑移靠近位错环时,不同温度下螺位错与位错环相互作用机制不同:低温2 K时,螺位错与位错环之间存在斥力作用,当螺位错滑移靠近位错环过程中,螺位错发生交滑移,切应力比无位错环时有所降低;中温300 K和600 K时,螺位错与位错环间斥力对螺位错的滑移影响减弱,螺位错会滑移通过位错环并与之形成螺旋结构,阻碍螺位错继续滑移,切应力有所升高;高温823 K时,螺位错因热激活更易发生交滑移,位错环也会滑移,两者在整个剪切过程中不接触,剪切应力最低.

关键词： bcc-fe 螺位错位错环分子动力学

不同温度下bcc-fe中螺位错滑移及其与½[11(1)]位错环相互作用行为

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