钛中微孔洞的结构及其影响的原子模拟

摘要

六角金属由于其各向异性等特点在塑性变形等过程中容易产生形状和构型都相对复杂的点缺陷团簇.这些团簇之间及其与运动位错等缺陷的相互作用直接影响材料的物理和力学性能.然而对相关问题的原子尺度理解还不全面,尤其是空位团簇的演化和微孔洞的形成乃至裂纹形核扩展等.本文首先采用激发弛豫算法结合第一原理及原子间作用势,系统考察了钛中的空位团簇构型及不同构型间的相互转变,给出不同尺寸空位团簇的稳定和亚稳构型,空位团簇合并分解和迁移的激发能垒等关键参数;发现较小的空位团簇形成稳定构型,较大的空位团簇呈现出空间对称分布趋势进而形成微孔洞.其次,采用高通量分子动力学模拟系统研究了不同尺寸的空位团簇在拉应力作用下对变形过程的影响,结果发现这些空位团簇可以形成层错,并对裂纹的形核和扩展产生影响.