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相似文献
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1.
通过分子动力学方法模拟了三维 α-Fe I型裂纹的单向拉伸实验中的裂纹扩展过程。研究了在不同温度下裂纹扩展时位错的形成过程和断裂机理。计算结果表明,裂纹扩展过程是位错不断发射的过程。 裂纹尖端附近先形成无位错区和层错,当裂纹处应力增加到KI=0.566 MPam1/2时,裂纹尖端附近的某一层原子会逐渐分叉形成两层原子,分层后的原子层继续分离形成位错;当应力KI 达到0.669MPam1/2时第一个位错发射。随着温度的升高,临界应力强度因子逐渐降低,同时位错发射也相应地加快。  相似文献   

2.
通过分子动力学方法模拟了三维 α-Fe I型裂纹的单向拉伸实验中的裂纹扩展过程。研究了在不同温度下裂纹扩展时位错的形成过程和断裂机理。计算结果表明,裂纹扩展过程是位错不断发射的过程。 裂纹尖端附近先形成无位错区和层错,当裂纹处应力增加到KI=0.566 MPam1/2时,裂纹尖端附近的某一层原子会逐渐分叉形成两层原子,分层后的原子层继续分离形成位错;当应力KI 达到0.669MPam1/2时第一个位错发射。随着温度的升高,临界应力强度因子逐渐降低,同时位错发射也相应地加快。  相似文献   

3.
陆怀宝  黎军顽  倪玉山  梅继法  王洪生 《物理学报》2011,60(10):106101-106101
本文采用多尺度准连续介质法(quasi-continuum method, QC)模拟体心立方(body-centered-cubic, bcc)金属钽(Ta)Ⅱ型裂纹尖端位错的形核与发射过程,获得位错发射位置与应力强度因子关系曲线,分析裂纹尖端缺陷萌生过程,研究全位错分解以及扩展位错形成机理. 位错活动在不同阶段表现出不一致的特征,新位错的发射对于位错运动具有促进作用. 研究表明,裂纹扩展初始阶段首先萌生点缺陷,点缺陷随着加载强度增加会萌生新的点缺陷,点缺陷最终运动到边界,导致Ⅱ型断裂破坏. 在全位错发射之前有不全位错的形核与发射表明全位错的分解分步进行,从势能曲线上来看,也就是两个极小值点的形成机理不同. 关键词: 多尺度 准连续介质法 Ⅱ型裂纹 扩展位错  相似文献   

4.
氢致裂纹是制约超高强度钢应用的关键问题,掌握扩散氢的分布行为有助于弄清氢致裂纹的形成机理.本文采用第一性原理方法计算了H原子占据α-Fe晶格间隙和空位时的情况,得到了晶体的稳定构型及能量,并据此分析了H原子在晶格间隙和空位中的溶解倾向;从Mulliken布居、电子密度分布、态密度分布等角度分析了H原子与α-Fe晶体间隙和空位之间的相互作用.结果表明:间隙H原子倾向占据α-Fe四面体间隙位,其1s轨道电子与Fe的4s轨道电子呈微弱共轭杂化;空位是强氢陷阱, H原子倾向占据空位内壁附近的等电荷面.在真空0 K条件下单空位最多稳定溶解3个H原子,且H原子之间未表现出自发形成H2的倾向;间隙和空位中的H原子溶入改变了Fe晶格内电子分布导致原子结合力弱化,并在局部区域形成反键.基于第一性原理能量计算结果开展热力学分析,分析结果表明大多数情况下间隙H原子都是H主要的固溶形式, H平衡溶解度计算结果与实际符合良好.  相似文献   

5.
钢铁材料中形变诱导相变超细化机理研究   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
张国英  张辉  刘春明  周永军 《物理学报》2005,54(4):1771-1776
通过计算机编程建立奥氏体相中12[1 1 0]刃位错、奥氏体相中非形变区和形变区奥氏体/铁 素体相界模型.用实空间的连分数方法计算了非形变区和形变区奥氏体/铁素体相界界面能, 计算了碳、氮及微合金元素在完整晶体及位错区引起的环境敏感镶嵌能,进而讨论形变过程 中铁素体形核的难易程度,碳、氮及合金元素在位错区的偏聚及析出与铁素体细化的关系. 计算结果表明:α-Fe易于在高密度位错区(形变带、亚晶界、晶界)形核,在奥氏体形变 过程中,就会大大提高α-Fe形核率,细化铁素体晶粒;碳、氮和微合金元素易于单独或共 同 关键词: 奥氏体/铁素体相界 刃位错 形变 晶粒细化  相似文献   

6.
葛庭燧 《物理》1993,22(10):577-583
固体的力学性质包括弹性、范性和断裂,由于实际应用上的重要性,关于断裂的研究已经受到相当重视,但是范性形变是断裂过程的前奏,因此在解决固体材料破坏问题的整个环节中,必须研究范性形变的机制。另一方面,弹性形态是范性形变的先导,而目前作为阐明范性形变要制的基础的位错理论还不能与研究弹性形变的弹性理论衔接起来,所以需要重视从弹性到范性的过渡的研究。该文介绍的非线性滞弹性是关于这方面的一种初步尝试。  相似文献   

7.
采用多尺度准连续介质法计算模拟了钽、铁、钨三种体心立方(body-centered-cubic,BCC)金属的I型裂纹断裂过程.观察了加载过程中裂纹尖端区域原子的位错、孪晶等塑性变形现象,以及裂纹的脆性开裂和扩展现象.模拟结果表明,不同BCC金属材料的裂纹在相同的加载下有不同韧脆性表现.在一定变形范围内,钽裂纹主要表现出的是裂纹尖端附近区域原子的位错和形变孪晶等塑性变形现象;铁裂纹在变形过程中先后表现出了塑性变形和脆性扩展现象,与实验结果吻合;钨裂纹在变形过程中则主要变现出脆性扩展现象.计算了三种金属材料的广义层错能曲线,得到其不稳定层错能;并分别用两种不同的韧脆性准则,对三种材料断裂模型的韧脆性行为进行分析,计算分析结果与模拟结果一致,从而验证了模拟结果的正确性.  相似文献   

8.
运用分子动力学方法研究了不同He浓度和不同级联能下含He的α-Fe低温时的位移级联过程.模拟的主要撞击原子(PKA)的能量(EP)(即级联能)从500eV变化到5keV,辐照温 度为100K,He的浓度从1%变化到5%.比较了不同He浓度下的Fe-He混合物和纯α-Fe的位移级 联过程,发现在含有He的α-Fe中总的Fe和He的Frenkel对与纯的α-Fe的Frenkel对的数目相 当.当He的浓度较低时,含有He的α-Fe中的Frenkel对比α-Fe的要低,随He的浓度增加,有 He的α-Fe中的Frenkel对比α-Fe中的高,这主要与He在金属中的性质有关.本研究证明了位 移级联过程可以直接导致He泡的成核.对不同级联能和不同He浓度下Fe的位移级联过程的模 拟,发现在同样的级联能下,随着He浓度的增加,He成团的几率增大;在同样的He浓度下, 随着级联能的增加,He成团的几率也同样增加,并分析了级联下He泡的形成机制. 关键词: Fe 位移级联 He-空位复合物 分子动力学  相似文献   

9.
马文  祝文军  陈开果  经福谦 《物理学报》2011,60(1):16107-016107
用分子动力学方法研究了纳米多晶铝在冲击加载下的冲击波阵面结构及塑性变形机理.模拟研究结果表明:在弹性先驱波之后,是晶界间滑移和变形主导了前期的塑性变形机理;然后是不全位错在界面上成核和向晶粒内传播,然后在晶粒内形成堆垛层错、孪晶和全位错的过程主导了后期的塑性变形机理.冲击波阵面扫过之后留下的结构特征是堆垛层错和孪晶留在晶粒内,大部分全位错则湮灭于对面晶界.这个由两阶段塑性变形过程导致的时序性塑性波阵面结构是过去未见报道过的. 关键词: 晶界 塑性变形 冲击波阵面 分子动力学  相似文献   

10.
钢中脆硬粒子裂纹形成机理   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
朱亮  张爱华 《物理学报》2004,53(2):571-576
钢中的脆硬粒子对钢的解理脆断有直接的影响,解理断裂源大都发生在脆硬粒子上.根据微裂纹形成的热力学模型,利用钢中脆硬粒子开裂时所释放的弹性应变能、位错塞积弹性能,所产生的表面能,对脆硬粒子裂纹形成机理进行分析.模型计算表明,正应力和位错塞积力都是脆硬粒子开裂的必要条件,这与实验事实相符;同时给出脆硬粒子开裂的临界条件计算方法,计算发现,脆硬粒子临界开裂应力不仅取决于脆硬粒子尺寸及表面能,而且与晶粒直径有一定的相关关系,当晶粒直径较小时,这种关系与实验测定的材料解理断裂应力与晶粒尺寸的关系一致,说明整体失稳解 关键词: 解理断裂 裂纹形核 脆硬粒子  相似文献   

11.
The evolution of the distribution of interstitial impurity atoms in the plastic zone around the tip of a tension crack is analyzed. The transport of point defects is determined by: 1) the hydrostatic component of the elastic stress at the crack tip, created by the superposition of the elastic fields of the crack and dislocations; 2) the elastic field of moving dislocations (“sweeping out” of interstitial impurity atoms); 3) the dislocation-driven transport of point defects present in the dislocation cores. The contributions of each mechanism of transport of point defects to the crack tip are calculated over the entire time from the start of loading of a sample containing a crack until an equilibrium distribution of plastic deformation is established after the cessation of loading. Numerical calculations are carried out for interstitial hydrogen atoms dissolved in an α-Fe crystal. Fiz. Tverd. Tela (St. Petersburg) 39, 1580–1585 (September 1997)  相似文献   

12.
The effect of a constant electric current on the migration of interstitial atoms dissolved in a crystal in the region of a tensile crack tip is estimated. The calculation takes into account plastic deformation that is produced in the vicinity of the crack tip in the loaded sample by dislocation motion in active slip planes of the crystal under the action of mechanically and electrically induced shear stresses, Joule heat release, the Thomson effect, and ponderomotive forces and allows for the effect of gas exchange near the crack edges on the evolution of the distribution of interstitial impurity atoms. The time dependence of the stress intensity factor is found for both the cases of the presence and absence of a constant electric current near the crack tip. Numerical calculations are performed for an α-Fe crystal.  相似文献   

13.
The effect of interstitial hydrogen atoms on the evolution of plastic deformation in a crystal at the tip of a tensile crack is estimated taking into account gas exchange at the crack banks. It is found that, for an initial concentration of not less than 10?4, the plasticizing effect of dissolved hydrogen causing a dislocation expulsion is significant and can be responsible (at least, partially) for plasticization. As regards the evolution of the distribution of hydrogen atoms, a monotonic drain of dissolved hydrogen atoms into the hollow of the crack is observed for concentrations below 5×10?4, while at higher concentrations the impurity concentration at the banks of the crack varies periodically: complete drain is replaced by the accumulation of hydrogen corresponding to a “blocking” of the drain by the gas pressure. Numerical calculations are made for an α-Fe crystal.  相似文献   

14.
Mössbauer spectroscopy, X-ray diffraction, Auger spectroscopy, secondary ion mass-spectrometry and chemical analysis were used to study mechanical alloying of Fe and Mg powder mixture with the atomic ratio of 93:7. It has been shown that the process of mechanical alloying involves the formation of nanostructure in α-Fe particles, penetration and segregation of Mg atoms along the α-Fe grain boundaries, formation of the α-Fe(Mg) supersaturated solid solution.  相似文献   

15.
钛金属应力腐蚀机理电子理论研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
刘贵立 《物理学报》2006,55(4):1983-1986
为从理论上揭示钛金属应力腐蚀行为的本质,建立了α钛晶粒及位错塞积形成的微裂纹原子 集团模型,利用递归法(recursion)计算了裂纹及晶粒内的电子结构参量(费米能级、结构能 、表面能、团簇能、环境敏感镶嵌能). 计算结果表明:氢在裂纹处的环境敏感镶嵌能较低 ,易于偏聚在裂纹处,且氢在钛金属裂纹处团簇能为正值不能形成团簇,具有有序化倾向, 趋于形成氢化物. 氢在裂纹处偏聚降低裂纹的表面能,使裂纹容易扩展. 裂纹尖端处费米能 级高于裂纹其他区域,使电子从裂纹尖端流向裂纹其他区域造成电位差,在电解质作用下裂 关键词: 递归法 电子结构 钛 应力腐蚀  相似文献   

16.
The atomic arrangement around a 12〈111〉 {110} edge dislocation in an α-Fe crystallite embedded in an elastic continuum is calculated, using the Johnson-I interatomic potential. A narrow dislocation without any stacking fault results, although there is some displacement in the core parallel to the dislocation line.  相似文献   

17.
邵宇飞  王绍青 《物理学报》2010,59(10):7258-7265
通过准连续介质方法模拟了纳米多晶体Ni中裂纹的扩展过程.模拟结果显示:裂纹尖端的应力场可以导致晶界分解、层错和变形孪晶的形成等塑性形变,在距离裂纹尖端越远的位置,变形孪晶越少,在裂纹尖端附近相同距离处,层错要远多于变形孪晶.这反映了局部应力的变化以及广义平面层错能对变形孪晶的影响.计算了裂纹尖端附近区域原子级局部静水应力的分布.计算结果表明:裂纹前端晶界处容易产生细微空洞,这些空洞附近为张应力集中区,并可能促使裂纹沿着晶界扩展.模拟结果定性地反映了纳米多晶体Ni中的裂纹扩展过程,并与相关实验结果符合得很好  相似文献   

18.
弹性连续介质中氢致裂纹传播理论   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
弹性连续介质中的氢原子,在裂纹应力场的诱导下发生聚集,形成氢气团,本文计算了气团分布区平均氢浓度,并将该区看作沿裂纹尖端分布的弹性夹杂,确定了夹杂的本征应变,研究了夹杂的应力场Pij对裂纹位错密度的影响,求得了裂纹尖端总的应力强度因子,认为氢脆机理是氢气团增大了裂纹尖端应力强度因子,最后还讨论了氢致开裂的物理过程及氢致裂纹扩展速率,所得结果与实验符合很好。 关键词:  相似文献   

19.
The formation of a misorientation band in the elastic field of a disclination dipole is considered and simulated using a kinetic approach. The dipole is artificially located on a grain boundary or induced by plastic deformation on a double ledge in a grain boundary in a bicrystal. The simulation results agree well with the results obtained earlier in a continuum approximation. The dislocation structure of the misorientation band that forms during accommodation slip is shown to be a dynamic steady-state structure, and its appearance has a kinetic nature.  相似文献   

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