边缘位错与障碍物阵列相互作用的相场模拟

https://doi.org/10.1016/j.cma.2021.114426

摘要

障碍物，如空隙和沉淀物，在结晶材料中很普遍。它们通过阻碍位错滑动来强化晶体。在这项工作中，我们开发了一种相场位错动力学(PFDD)技术来研究位错与第二相障碍之间的相互作用，第二相障碍可以是空洞或沉淀。PFDD技术的建立是为了解释弹性非均质性、弹性各向异性、位错的解离和位错在双晶界面上的传递。在框架内，我们提出了一个“伪空洞”模型，它是可被位错剪切的空洞，与传统相场位错公式中的非物理的，不可剪切的空洞相反。我们采用PFDD技术来研究边缘位错与不同间距的纳米级障碍物阵列之间的平面内相互作用。在此应用中，相互作用发生在面心立方(FCC) Cu或体心立方(BCC) Nb基体的滑动面上，而沉淀具有Cu1-x注x组成,x从0.1到0.9不等。我们的原子模拟发现，合金析出相可以是FCC相、非晶相或BCC相，这取决于Cu和Nb之间的组成比，即值x。在所有障碍类型中，不可剪切非晶相的位错旁通临界应力最高，其次是可剪切晶相，然后是伪空洞。