纯铜[0 1 1]倾侧型非共格∑3晶界结构稳定性分子动力学模拟研究

有研究表明, 非共格∑₃晶界的行为在中低层错能面心立方金属晶界 特征分布演化中发挥着重要作用. 为了掌握不同界面匹配的非共格∑₃晶界的特性, 本文利用分子动力学(MD)模拟方法首先研究了纯铜的[0 1 1]倾侧型 非共格∑₃晶界在700–1100 K温度范围内和常压下的结构稳定性. MD模拟采用原子间相互作用长程经验多体势, 步长为5×10^-15 s. 模拟结果表明: 所研究的五个非共格∑₃晶界, 其结构稳定性存在很大差异, 其一般规律是, 与(1 1 1)/(1 1 1)共格孪晶界之间的夹角(Φ角)越小, 晶界匹配值越大, 则非共格∑₃晶界越稳定; 反之亦然. Φ角最小的 (2 5 5)/(2 1 1)非共格∑₃晶界较稳定, 在退火过程中几乎不发生变化. 随着Φ角的增大, 非共格∑₃晶界不再稳定, 这类晶界会通过Miller指数较高一侧晶体每三层原子面合并为一层原子面 (或Miller指数较低一侧晶体每一层原子面分解为三层原子面)的机理 转变为亚稳的“台阶”状晶界, 台阶面部分地处于精确的能量极低 的{111}/{111}共格孪晶界上; 当提高温度退火时, 这种“台阶”状晶界最终会全部转变成稳定平直的{111}/{111}共格孪晶界. 关键词： 纯铜 ∑₃晶界')" href="#">非共格∑₃晶界 分子动力学模拟