求晶体位错自能的离散弹性方案

考虑到晶体的离散点阵结构,滑移只能在原子之间进行,因此位错中心永远没有原子,位错中心附近分摊到每个原子的离散弹性能量处处有限。在刚性位错假定下,直接应用位错弹性理论解析结果,求出了晶体直奇异位错等效内切半径及其随位错中心位置的周期变化。对于简单四方晶体中奇异螺型位错,一级近似与Peierls模型结果巧合。计算了fcc和bcc两种晶系中各种位错的自能和等效位错内切半径,并初步考虑了各向异性弹性效应。结果表明:位错滑移面不是几何平面,bcc螺型位错滑移面类似于蜂巢结构。指出了用这种离散弹性方法进一步估算各种次级效应的可能。 关键词：     

自由表面附近运动的位错——各向异性介质情况

本文将Eshelby等人关于无限各向异性介质中静止位错弹性理论加以推广,并结合运用Green张量函数积分法提出计算半无限各向异性介质中在自由表面附近运动位错弹性场的处理方案,作为示例,以γ-Fe/自由空间系统进行数值计算,计算结果显示出位错运动对弹性场的影响,当位错运动速度v→0时,与静止位错的情况一致,离自由表面越近的场点处表面效应越显著,位错所受的“像力”表示自由表面对运动位错有“吸引”作用,本文所提出的简单理论和方法可适用于任意各向异性介质中运动位错的弹性场及所受“像力”的计算,这对研究介质的一些力 关键词：     

二相介质中的运动位错

本文考虑二相介质中与平面相界平行的匀速运动直线位错。采用了与位错相对静止的运动坐标系,在此坐标系中推广位错各向异性弹性理论的普遍方法,并利用弹性力学中的格林函数方法处理相界面,计算得到此位错在介质中所产生的总弹性场,以及其所受到的“像力”。本文所提出的理论方法有一般的适用性,结果可以用于考虑此位错与其它缺陷的相互作用,以及二相介质的力学性质。 关键词：     

二相介质中一种位错构型的弹性场及所受的力

本文建立了二相介质中与相界斜交位错的一种理想构型。根据位错各向异性弹性理论的普遍方法,以及关于界面的Gebbia-Eshelby定理,计算得到此位错在两相中的弹性场,以及位错线段所受“像力”的数值解。本文所提出的模型及算法具有一般适用性。结果可用于进一步计算此位错与其它缺陷的相互作用。对于考虑这种斜交位错在无扩散相变中的作用,本工作也是一个有意义的起点。 关键词：     

基于点缺陷扩散理论与离散位错动力学耦合的位错攀移模型研究

位错的攀移运动对高温下晶体材料的塑性行为有重要影响,为了能够有效揭示攀移的物理本质及其对塑性行为的作用,本文基于点缺陷扩散理论,通过将体扩散和管扩散机理的共同作用与三维离散位错动力学耦合,建立了适用条件更广的位错攀移模型. 利用此模型我们模拟了单个及多个棱柱型位错环的收缩变形过程,发现影响位错攀移速率的决定因素不是传统理论认为的机械攀移力,而是位错周围(体扩散)及位错段上(管扩散)的空位浓度梯度. 该模型也能够完全重现棱柱型位错环群的粗化过程中不同位错环半径及晶体内平均空位浓度随时间变化的三个阶段. 关键词： 位错攀移 点缺陷扩散理论 位错动力学 棱柱位错环     

位错在裂纹顶端的象力

本文利用保角变换方法计算了近椭圆孔边位错象力。将椭圆一轴缩小到零,得到了裂纹情况的位错象力。 关键词：     

相界上运动位错的弹性场

本文推广Eshelby等人关于无限各向异性介质中静止直线位错的处理方法,提出了计算两相介质中相界面上匀速运动位错弹性场的方案。本文所提出的简便方法有一般的适用性,可直接用于研究在相界面上高速运动的相变位错的行为,从而有助于理解位错运动在无扩散相变过程中的作用。最后对本文的方法及观察到的场中的间断面作了简短讨论。 关键词：     

扩展位错低频内耗的模型

本文提出面心立方合金中扩展位错引起低频内耗峰的一个模型,用来解释高浓度Cu-Al和Cu-Zn合金经过冷加工后在210K附近出现的弛豫型内耗峰(测量频率约为1Hz)。文中指出,扩展位错在外力作用下的运动,可以分解为相对运动(两个部分位错之间的相对位移)和整体运动(扩展位错中心的位移)。除了考虑两个部分位错之间交互作用引起的回复力和位错线张力引起的回复力以外,本文引入了邻近位错之间长程交互作用引起的回复力,并且论证了这种回复力只影响扩展位错的整体运动,但不影响其相对运动。扩展位错的相对运动和整体运动,分别导致相对运动内耗峰和整体运动内耗峰。二者峰温相近。实验上观察到的内耗峰是这两个内耗峰的叠加。本文模型的推论与实验结果相符。 关键词：     

光波场中多边位错向螺旋位错的转化

实验研究及理论分析了光波场中边位错向螺旋位错的转化行为. 设计了围绕中心沿角向周期排列的多边位错相位结构,实验上通过计算全息图法研究了其对高斯光束的调制作用以及调制光束的传播特性. 结果表明,随着调制光束逐渐演化为类涡旋光束,多边位错结构可以转化为螺旋位错,且位错结构的总相位变化守恒. 结合光场的线动量密度图详细分析了该演化过程,并进一步讨论了多边位错结构中的相位突变值对螺旋位错转化的影响,给出了决定螺旋位错拓扑荷值的定量关系式. 关键词： 边位错 螺旋位错 涡旋光束 拓扑荷     

Fe中<100>{010}刃位错芯结构的各向异性修正

在位错晶格理论基础上,采用改进的Peierls-Nabarro方程研究了Fe中<100>{010}刃位错在各向异性近似下的芯结构和Peierls应力. 各向异性近似下的晶格离散效应、切变模量和能量因子的表达式都已确切给出. 在这三个各向异性因素中,晶格离散效应和能量因子可以使位错宽度变窄,切变模量可以使位错宽度变宽. 相比于各向同性近似,各向异性近似下的位错宽度变窄了近20%,并且各向异性近似下的位错宽度与数值计算的结果相一致. 更为重要的是,各向异性使位错的Peierls应力数值几乎加倍,数量级也由 变成了 ,而这些都会显著影响位错的运动机制. 因此,各向异性对于位错来说非常重要,在研究位错芯结构以及运动机制时需要考虑各向异性的影响.     

位错规范场对于位错芯区的应用

本文用位错连续分布方法分析了位错所产生的应变和应力场,用位错规范场表出了位错芯区的位错分布,并在一定规范条件下求解了位错规范场。得到了螺位错芯区内、外的应力场。在螺位错芯区外,其应力场与Volterra位错的应力场完全一样,而在芯区内,当ρ趋于零时,螺位错的应力场是有解的。最后计算了螺位错的能量。 关键词：     

裂纹顶端的异号位错和无位错区的象力理论

本文改进BCS型裂纹位错模型,并对裂纹顶端范性区的位错密度分布进行了计算。结果指出,在紧靠裂纹顶端的滑移面上出现和裂纹位错异号的位错。这些负号位错将移至裂纹顶端并使之钝化而留下一个无位错区或低位错密度区。本文对无位错区形成的象力理论进行了讨论。 关键词：     

XRD法计算4H-SiC外延单晶中的位错密度

对用X射线衍射法计算4H-SiC外延中的位错密度方法进行了理论和实验研究。材料中的位错密度大于106 cm-2会给材料位错密度的测试会带来一定的困难。首先从理论上分析了位错密度对X射线衍射结果的影响,得出位错密度和峰宽FWHM展宽的关系。然后对4H-SiC样品进行了X射线三轴晶ω-2θ测试,采用不同晶面衍射峰,计算出样品的位错密度。分析了外延中位错产生的原因,并提出了相应的解决办法。     

硅中位错运动速度

本文用化学侵蚀法显示了硅晶体印压产生的位错。测量了在不同温度、不同切应力下“花结”上刃型(或60°)位错的运动速度。设位错运动是热激活的,激活能为～2.94eV.比较了900℃下刃型(或60°)位错及螺型位错的速度,后者较小。在不同样品上进行速度的测定,说明原生位错对形变位错运动有阻碍作用。观察到原生位错和晶界位错在外加力作用下的增殖,对位错在增殖中的速度进行了测量。讨论了本工作所用的实验方法,并分析了影响速度测量值的某些因素。     

一维六方准晶中螺形位错与楔形裂纹的相互作用

采用保角映射方法和扰动技巧,研究了一维六方准晶中螺形位错和半无限楔形裂纹的相互作用. 讨论了位错的位置和楔形角对作用在位错上的力的影响,得到了应力强度因子和作用在 位错上的力的解析解.此外,还详细地讨论了位错对裂纹的影响.当楔形角参数λ=1/2时, 半无限楔形裂纹退化成半无限尖裂纹,相应的结果 可以作为特殊情况而直接得到.     

位错环与点阵空位间的弹性相互作用

本文分析了点阵空位的弹性模型,给出点阵空位与任意内应力系统的相互作用能量普遍表达式。作为一个物理上有意义的例子,推导了棱柱位错环与点阵空位弹性相互作用能量的具体表达式。给出了关于铝中位错环的数值结果,并对结果进行了讨论。     

难熔元素钨在NiAl位错体系中的占位及对键合性质的影响

用第一性原理离散变分方法研究了难熔元素钨(W)在金 属间化合物NiAl<100>(010)刃型位错体系中的占位以及对键合性质的影响, 计算了纯位错体系和掺杂体系的能量参数(结合能、 杂质偏聚能及原子间相互作用能)、 态密度和电荷密度分布. 体系结合能和杂质偏聚能的计算结果表明: 难熔元素W优先占据Al格位. 此外,由于难熔元素W的4d轨道与近邻基体原子Ni的3d轨道和Al的3p轨道的杂化, 使得掺杂体系中难熔元素W与近邻基体原子间的相互作用能加强; 同时难熔元素W与位错芯区近邻基体原子间有较多的电荷聚集, 这表明W与近邻基体原子间形成了较强的化学键. 难熔元素W对NiAl化合物的能量及电子结构有较大的影响, 从而影响位错的运动及NiAl金属间化合物的性能. 关键词： 电子结构 位错 金属间化合物 杂质     

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

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[11ˉ1]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(ˉ211)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(ˉ110)和(ˉ211)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.     

杂质P对α-Fe中刃型位错上扭折电子结构的影响

利用离散变分方法和DMol方法,研究了P对bcc Fe中［100］(010)刃型位错上扭折电子结构的影响,计算了杂质偏聚能、原子间相互作用能、电荷密度及态密度.计算结果表明：微量P引入体系后,电荷发生了重新分布,P原子得到电子,其周围Fe原子失去电子,由于P原子的3p轨道与近邻Fe原子的3d4s4p轨道之间杂化,使P原子与近邻Fe原子间有较强的相互作用,不利于扭折的迁移,使位错运动受阻,有利于材料强度的提高.同时,杂质P原子与基体原子间的成键主要是d,p轨道起作用,使得它们之间的成键有较强的方向性,有可能 关键词： 电子结构 刃型位错 扭折 杂质元素     

Cu刃型扩展位错附近局部应变场的原子模拟研究

通过结合virial应变分析技术的准连续介质多尺度模拟方法研究了金属Cu刃型扩展位错的局部应变场.结果表明在距离位错核心几十纳米的区域内晶体处于小变形状态,virial应变计算结果与弹性理论预测结果符合得相当好,当距离位错核心仅几纳米时,晶格畸变加剧,virial应变极大值出现在扩展位错两端的Shockley分位错芯部.进一步分析表明Shockley分位错芯部严重畸变区大致呈长轴7b1、短轴3b1的椭圆形,其中b1为分位错柏氏矢量的长度.