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相似文献
 共查询到18条相似文献,搜索用时 62 毫秒
1.
张颖  吕广宏  邓胜华  王天民 《物理学报》2006,55(6):2901-2907
基于密度泛函理论和局域密度近似的第一性原理方法,进行了Al晶界的第一性原理拉伸试验.得到Al晶界的理论拉伸强度为9.5 GPa,对应的应变为16%.根据价电荷密度、键长和原子构型随应变的变化,我们证实断裂发生在晶界面,其特征是所有界面键的断裂.同时还发现在周围原子键的数目减少的情况下,界面重构的Al-Al原子键具有共价键的性质.因此Al晶界依然保持着较高的界面强度. 关键词: Al晶界 第一性原理拉伸试验 理论拉伸强度  相似文献   

2.
王晓中  林理彬  何捷  陈军 《物理学报》2011,60(7):77104-077104
基于密度泛函理论方法,本文开展了氦掺杂AlΣ3((111)/180°)晶界数值模拟拉伸试验.计算结果表明,He在晶界中最低杂质形成能为2.942 eV,偏析到晶界的偏析能为0.085 eV;在拉伸条件下,清洁Σ3晶界的理论拉伸强度为9.65 GPa,拉伸断裂从晶界界面开始;而He掺杂后,晶界的理论拉伸强度下降到7.14 GPa,在断裂发生前应力曲线中出现平台效应,拉伸断裂从包含He杂质的界面开始.通过对比键长和电荷密度分布,本文认为He的满壳层电子结构一方面导致了He与Al之间 关键词: He 晶界 第一性原理计算 力学性质  相似文献   

3.
采用基于密度泛函理论和局域密度近似的第一性原理赝势方法,计算了纯Al晶界和杂质Sr偏析Al晶界的原子结构和电子结构.结果表明Sr偏析引起了晶界膨胀和晶界处电子密度的大幅度降低,从而导致晶界结合力的减弱.这应为Sr杂质偏析引起的Al晶界脆化的主要根源所在. 关键词: Al晶界 Sr 杂质偏析 第一性原理计算  相似文献   

4.
孟凡顺  李久会  赵星 《物理学报》2014,63(23):237102-237102
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了Zn偏析Cu晶界的原子构型和电子结构,分析了Zn偏析对Cu晶界力学性能的影响.结果表明,Zn以替换方式偏析到晶界处,Zn—Cu与Cu—Cu的成键方式类似,均为含有共价成分的金属键.Zn偏析导致少量电荷集聚于Zn与近邻Cu之间,有限地增强了晶界的结合.拉伸过程中Zn的d轨道定域性增强,Zn与近邻Cu间的电荷密度下降,削弱了Zn—Cu键,导致晶界断裂发生在Zn—Cu间.  相似文献   

5.
位错是金属塑性变形普遍形式,对其可动位错演化特性与规律探寻并充分利用,将在金属强韧化提升中有着潜在基础前瞻性研究价值.本文基于分子动力学法对金属Al塑性变形的可动位错迁演特性展开研究,洞悉纳米压痕诱导的可动位错与孪晶界面间作用规律,揭示出金属强化微观机制,并分析单层孪晶界高度与多层孪晶界层间距对可动位错迁演、位错密度、硬度、黏着效应的影响.研究发现:高速变形下的金属非晶产生和密排六方结构的出现会协同主导Al基塑性变形,而孪晶界会阻碍可动位错滑移、诱导可动位错缠绕及交滑移产生,在金属承载提升中扮演了位错墙和诱导位错胞形成的微观作用.通过在孪晶界形成钉扎位错和限制位错迁移,在受限域形成高密度局域可动位错,显著强化了金属硬度和韧性,降低了卸载时黏附于探针表面的原子数.结果表明:Al基受载会诱导上表面局部非接触区原子失配斑出现;单层孪晶界高度离基底上表面距离减小时,位错缠绕和交滑移作用越明显,抗黏着效应也随之下降;载荷持续增加会诱驱孪晶界成为位错萌生处与发射源,并伴随塑性环的繁衍增殖.  相似文献   

6.
单向拉伸作用下Cu(100)扭转晶界塑性行为研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
应用分子动力学方法研究了在不同扭转角度下的Cu(100)失配晶界位错结构,以及不同位错结构对晶界强度的影响.模拟结果表明:小角度扭转晶界上将形成失配位错网,失配位错密度随着晶粒之间的失配扭转角度的增加而增加.变形过程中,位错网每个单元中均产生位错形核扩展.位错之间的塞积作用影响晶界的屈服强度:随着位错网格密度的增加,位错之间的塞积作用增强,界面的屈服强度得到提高.大角度扭转晶界将形成面缺陷,在变形中位错由晶界角点处形核扩展,此时由于面缺陷位错开动应力趋于一致,因此晶界的临界屈服强度趋于定值. 关键词: 扭转晶界 失配位错网 强化机理 分子动力学  相似文献   

7.
在密度泛函理论的框架下,采用广义梯度近似(GGA)研究了合金化元素Al,Cr在α-Fe+(210)晶界共偏析的作用.结果表明Cr提高了Fe晶界结合,为韧性杂质;而Al减弱了晶界的结合,是脆性杂质.Cr不能够彻底地消除Al的脆化作用,反而使其脆性增强.基于偏聚能分析表明Cr能有效地抑制Al偏析到晶界,提高α-Fe的力学性能.  相似文献   

8.
林秋宝  李爱玉  文玉华  朱梓忠 《物理学报》2009,58(11):7983-7987
使用密度泛函理论下的第一性原理方法,研究了纳米尺度下简单金属Al原子链的磁性.计算结果显示,一维的Al原子链无论是在线性链还是锯齿形的结构下都有可能表现出磁性,但是这些磁性都是在原子键长被拉伸的情况下才会出现.通过原子轨道相互作用的图像,配合电子状态密度的计算和Stoner判据,解释了一维Al原子链磁性产生的原因. 关键词: 磁性 Al原子链 第一性原理计算  相似文献   

9.
孟凡顺  赵星  李久会 《物理学报》2013,62(11):117102-117102
本文采用第一性原理方法对清洁Cu5晶界与有B掺杂 到间隙位的Cu5晶界进 行了拉伸和压缩的模拟研究. 结果分析表明, Cu 5晶界结合因B的掺入得到加强. 清洁Cu5晶界处因有较大空隙而存在电子密度低的区域, 晶界结合相对较弱, 在拉伸过程中晶界从其界面处开始断裂. 有B掺杂在间隙位的Cu5晶界电子由Cu向Cu-B间积聚, 晶界结合相对较强, 拉伸时晶界从其近邻原子层开始断裂. 在形变小于20%的压缩过程中, B的掺入未对晶界产生明显影响. 关键词: 第一性原理 Cu晶界 B掺杂 拉伸压缩  相似文献   

10.
刘建军 《物理学报》2011,60(3):37102-037102
采用第一性原理平面波赝势方法和广义梯度近似计算了ZnO与(Zn,Al)O的电子结构.结合分子轨道理论,从原子布居、键布居、能带结构和态密度角度分析了掺Al前后ZnO的成键情况及对电子间相互作用的影响.利用第一性原理计算结果理论推导计算了(Zn,Al)O的载流子浓度并进一步分析了ZnO电导率的变化情况.与实验结果比较可知,掺Al后ZnO载流子浓度增加,并且ZnO的电导率比未掺杂时有了显著的提高. 关键词: 第一性原理 电子结构 电导率 (Zn Al)O  相似文献   

11.
The relaxation of the extrinsic grain boundary dislocation (EGBD) stresses, created by interaction of lattice dislocations with grain boundaries (GBs), is a phenomenon which plays an important role in recrystallization and high temperature deformation of materials. The kinetics of this phenomenon, controlled by GB diffusion, are relatively well established. On the contrary, the processes which operate in order the GBs return to equilibrium are still controversed in vicinal and general GBs.The decomposition in discrete products and the rapid motion of the glissile components observed by High Resolution Electron Microscopy (HREM) in symmetrical tilt GBs support the recent incorporation model of EGBD accommodation. But, until now, these observations and this model are restricted to GBs described by the Structural Unit/Grain Boundary Dislocation (SU/GBD) model. Otherwise, the Spreading phenomenon generally observed by Transmission Electron Microscopy (TEM) in vicinal and general GBs is not clearly understood.This paper is an attempt to review the different EGBD accommodation models and to raise up the question of their relevance to account for the stress relaxation in any grain boundary.  相似文献   

12.
13.
14.
The mobility of low-angle grain boundaries in pure metals is reviewed and several theoretical treatments are provided. The approach that provides the best agreement with the available experimental data is one in which the mobility is controlled by vacancy diffusion through the bulk to (and from) the dislocations that comprise the boundary that are bowing out between pinning points. The pinning points are presumed to be extrinsic dislocations swept into the boundaries or grown in during the prior processing of the material. This approach yields a mobility that is constant with respect to misorientation angle, up to the transition to the high-angle regime. For small misorientations of the order 1°, however, the mobility appears to increase with decreasing misorientation angle.  相似文献   

15.
王奇  唐法威  侯超  吕皓  宋晓艳 《物理学报》2019,68(7):77101-077101
基于第一性原理构建了钨基合金体系的溶质偏聚模型,以W-In体系为例研究了不同浓度下溶质的晶界偏聚行为和成键特征,从电子结构层面揭示了W-In体系的键合作用,预测了W-In体系界面稳定性随溶质浓度的变化规律.结合键布居、电荷密度、差分电荷密度和态密度等电子结构分析,发现了W-In体系中溶质原子在偏聚过程中的键性转变特征,阐明了W-In键由晶粒内部的离子键过渡为晶界区域强共价键的微观机理.模型计算首次得到了W-In体系中溶质本征偏聚能随In浓度的非单调变化规律,结合键合作用和能量分析揭示了溶质浓度对本征偏聚能的影响机制.计算预测了W-In体系达到高热稳定性所需的最佳溶质浓度范围和应避开的溶质浓度范围.本研究为具有高温稳定性的钨基合金材料的设计与制备提供了理论基础和定量化指导.  相似文献   

16.
This paper employs a first-principles total-energy method to investigate the theoretical tensile strengths of bcc and fcc Fe systemically. It indicates that the theoretical tensile strengths are shown to be 12.4, 32.7, 27.5~GPa for bcc Fe, and 48.1, 34.6, 51.2~GPa for fcc Fe in the [001], [110] and [111] directions, respectively. For bcc Fe, the [001] direction is shown to be the weakest direction due to the occurrence of a phase transition from ferromagnetic bcc Fe to high spin ferromagnetic fcc Fe. For fcc Fe, the [110] direction is the weakest direction due to the formation of an instable saddle-point `bct structure' in the tensile process. Furthermore, it demonstrates that a magnetic instability will occur under a tensile strain of 14%, characterized by the transition of ferromagnetic bcc Fe to paramagnetic fcc Fe. The results provide a good reference to understand the intrinsic mechanical properties of Fe as a potential structural material in the nuclear fusion Tokamak.  相似文献   

17.
In this article, we examine the conditions that favour the emission of Shockley partial dislocations (SPDs) that standoff from a grain boundary (GB) plane by a few lattice parameters as part of the atomic structure of some GBs. To do so, we consider GBs to be formed by the operation of arrays of intrinsic grain boundary dislocations (GBDs) that create the tilt and twist misorientation, and the lattice mismatch between the two crystal grains adjoining the GB. The conditions to be considered that favour SPDs are the following: (1) Frank’s rule, (2) the proper sequential arrangement of partial dislocations to bound an intrinsic stacking fault and (3) the equilibrium stand-off distance (ESD). We apply an isotropic elasticity analysis to compute the ESD, in the absence of an applied stress, for SPDs emerging from asymmetric tilt GBs in two FCC metals, Cu and Al. The ESD is shown to be dependent on the glide plane orientation relative to the GB plane and on the position of the glide planes, relative to the position of the GBDs. An applied stress increases the ESD up to a critical stress that removes the SPDs without limit from the GB. We examine the effect of the stacking fault energy on the ESD and critical stress. The critical stress is effectively linearly dependent on the stacking fault energy. Finally, we present results of atomistic simulations of asymmetric tilt Σ11[1?0?1]{4?1?4}||{2?5?2} GBs in Cu bicrystal models subject to shock loading that behave in a manner similar to the elasticity predictions. The atomistic simulations reveal additional behaviour associated with elastic incompatibility between the two grains in the bicrystal models.  相似文献   

18.
王海燕  高雪云  任慧平  张红伟  谭会杰 《物理学报》2014,63(14):148101-148101
本文采用重合位置点阵理论构建了 α-Fe的Σ3[110](112)对称倾转晶界模型,通过基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了稀土La元素在 α-Fe中的占位倾向. 结果表明,La在 α-Fe晶界的杂质形成能最低,因而La原子倾向于占据晶界区;掺杂La前后的 α-Fe晶界电子结构计算结果显示,La占位于 α-Fe晶界会使体系中的电荷发生重新分配,将提供更多电子用于晶界区成键,使得Fe原子得到更多的电子,这将导致掺杂区原子间结合有离子化趋势,从而使La与晶界区相邻Fe原子之间的相互作用加强,也使晶界原子与晶界两侧Fe原子的键合加强,从能量角度解释了材料宏观力学性能变化的原因;计算同时发现,La加入后,也使晶界上的原子成键区态密度左移,降低了体系的总能量,使晶界结构更为稳定. 关键词: La α-Fe')" href="#">α-Fe 晶界 第一性原理  相似文献   

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