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-物理学报.pdfVIP

物理学报摇 粤糟贼葬孕澡赠泽援杂蚤灶援摇 灾燥造援远园袁晕燥援怨 渊圆园员员冤摇 园怨远员园猿 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鄢 覮 高摇 原摇 柳占立摇 赵雪川摇 张朝晖摇 庄摇 茁 摇 由小川 渊清华大学航天航空学院袁教育部应用力学实验室袁北京摇 员园园园愿源冤 渊圆园员园年员月圆缘 日收到曰圆园员园年员圆月圆园 日收到修改稿冤 摇 摇 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袁为了能够有效揭示攀移的物理本质及其对塑性行 为的作用袁本文基于点缺陷扩散理论袁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袁建立了 适用条件更广的位错攀移模型援 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袁发现影响位错 攀移速率的决定因素不是传统理论认为的机械攀移力袁而是位错周围渊体扩散冤及位错段上渊管扩散冤的空位浓度 梯度援 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 的三个阶段援 关键词院位错攀移袁点缺陷扩散理论袁位错动力学袁棱柱位错环 孕粤悦杂院远员郾苑圆郾蕴噪袁远圆郾圆园郾枣择袁远员郾苑圆郾躁凿 摇 摇 该模型袁同样通过二维阅阅阅研究了位错攀移对位错 构型的影响袁但其中位错攀移和位错滑移采取了同 员郾 引 言 样的近似形式袁只是采用了不同的材料参数援 郧澡燥灶蚤藻皂 等咱员猿暂 建立了三维参数化位错动力学 基于点缺陷扩散机理的位错攀移过程对高温 渊孕阅阅冤袁考虑了点缺陷的扩散袁将由扩散产生的化 下晶体材料的塑性行为有着重要的影响咱员要源暂援 许多 学势能加入系统 郧蚤遭遭泽 自由能袁但在研究位错攀移 学者曾经利用唯象方法将位错攀移机理引入材料 运动时仍然仿照位错滑移运动援 的本构理论咱缘要苑暂 袁但是唯象方法无法揭示攀移过程 由于上述模拟方法没有抓住位错攀移的内在 的物理本质援 离散位错动力学渊阅阅阅冤作为一种研究 本质袁其结果并不具有普适性袁因此不能用以研究 位错运动的计算方法袁能够有效揭示位错微结构对 晶体在高温在位错运动对材料力学性能的影响咱员源暂援 晶体塑性变形的影响援 但是到目前为止袁绝大多数 一般来说袁攀移过程实际是热激活过程袁是温度相 利用阅阅阅研究高温下位错运动的方法都是将攀移 关的援 另外攀移过程涉及点缺陷的扩散袁而晶体几 过程视为保守运动援 只有极少数学者能够将扩散理 何形状渊块体尧薄膜等冤和热处理历程渊退火尧淬火尧 论与阅阅阅耦合袁建立在高温条件下更加物理的位错 辐照等冤都会对点缺陷浓度造成影响袁因此位错攀 运动模型咱愿暂援 移模型也应该是几何和热处理历程相关的援 这些相 粤皂燥凿藻燥等咱怨暂基于唯象理论建立了位错攀移速 关性在仿照位错滑移建立的攀移模型中是无法体 度关于外载和温度的函数关系袁研究了滑移带和位 现的袁因此需要建立一种基于点缺陷扩散的阅阅阅方 错胞等问题曰砸燥贼藻则泽等咱员园暂则假设了位错攀移阻尼系 法来模拟位错攀移过程援 数袁利用二维阅阅阅研究了温度为猿园园运 时粤造 的应 酝燥则凿藻澡葬蚤等咱愿暂通过将空位体扩散机理引入基于 力应变关系援 但这两种方法的研究对象其实都是位 刃型鄄螺型位错离散化