用分子動(dòng)力學(xué)模擬純銅[0 1-1]傾側(cè)型非共格∑3晶界的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性.pdf

1、有研究表明，中低層錯(cuò)能面心立方金屬中的非共格Σ3晶界可以轉(zhuǎn)化為更加穩(wěn)定的共格Σ3晶界，其行為在此類金屬晶界特征分布演化中發(fā)揮著重要作用。為了掌握不同原子面匹配的非共格Σ3晶界的特性，為中低層錯(cuò)能面心立方金屬晶界工程研究提供依據(jù)，本文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法研究了純銅[01-1]傾側(cè)型非共格Σ3晶界的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及其向共格Σ3晶界轉(zhuǎn)化的微觀機(jī)制。主要研究內(nèi)容包括：
　　 ⑴基于晶體學(xué)基本原理和重位點(diǎn)陣相關(guān)理論、利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣法、按照

2、Σ3取向差關(guān)系進(jìn)行匹配并綜合考慮x、y和z三個(gè)方向的周期性邊界條件，構(gòu)造了純銅的(255)/(-211)、(177)/(-311)、(-411)/(011)、(-122)/(-100)、(-5-1-1)/(-111)五個(gè)分子動(dòng)力學(xué)模擬所需的[01-1]傾側(cè)型非共格Σ3晶界的電子樣品。同時(shí)，總結(jié)出了面心立方晶體任意晶面(h k1)（h、k、1最大公因數(shù)為1）的原子排列一般規(guī)律，為其它低Σ晶界分子動(dòng)力學(xué)模擬用電子樣品的制備奠定了基礎(chǔ)。

3、>　　 ⑵利用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法研究了上述五個(gè)電子樣品在700K-1100K溫度范圍內(nèi)和常壓下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。分子動(dòng)力學(xué)模擬采用原子間相互作用長程經(jīng)驗(yàn)多體勢，步長為5×10-15秒。模擬結(jié)果表明:所研究的五個(gè)非共格Σ3晶界，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性存在很大差異，其一般規(guī)律是，與(111)/（-111）共格孿晶界之間的夾角（φ角）越小，晶界匹配值越大，則非共格Σ3晶界越穩(wěn)定;反之亦然。φ角最小的(255)/（-211）非共格Σ3晶界較穩(wěn)定，在退火過程

4、中幾乎不發(fā)生變化。隨著φ角的增大，非共格Σ3晶界不再穩(wěn)定，這類晶界會(huì)通過Miller指數(shù)較高一側(cè)晶體每三層原子面合并為一層原子面（或Miller指數(shù)較低一側(cè)晶體每一層原子面分解為三層原子面）的機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)閬喎€(wěn)的“臺(tái)階”狀品界，臺(tái)階面部分地處于精確的能量極低的{111}/{111}共格孿晶界上;當(dāng)提高溫度退火時(shí)，這種“臺(tái)階”狀晶界最終會(huì)全部轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定平直的{111）/{111）共格孿晶界。
　　 ⑶利用重位點(diǎn)陣晶界原子匹配模型分析發(fā)