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GB 结构单元

已有 295 次阅读 2021-5-9 10:52 |系统分类:论文交流

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    研究了<110>STGB的晶界能和晶界结构,从每一个晶界中的过剩自由体积分析中,发现结构单元的能量取决于单元的过剩自由体积,GB能的错向依赖性与GB自由体积的依赖性是一致的。

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    摘要:根据潜在的宏观晶体学特征,GB可能存在各种各样的结构。在这篇文章中,我们提出了一个算法,可以将原子结构划分为一个三维多面体的连接阵列,从而提出了一个三维多面体单位模型的晶界。还提供了点模式匹配算法,用于量化观察到的晶界多面体单元的畸变。多面体单元模型足够健壮,能够捕捉高σ混合特征界面的结构,因此提供了一种几何工具,用于比较五参数结晶相空间中的晶界结构。由于所获得的多面体单元限制了结构中存在的空隙,这样的描述提供了关于晶界内偏析部位的有价值的信息。我们预期这项技术将成为分析晶界结构的有力工具。    

    晶体材料中的缺陷可以想象为原子对称排列的局部破坏。例如,点缺陷对应于晶格中缺失的或额外的原子,线缺陷是额外原子平面的终止,其局部破坏晶格结构。研究这些缺陷引起的扭曲和沿着这些缺陷的原子排列的分析导致了对它们对材料性质影响的机械理解。

    然而,GBs通常表现出广泛的结构,“有序化”的程度取决于重合晶格点的密度和边界平面(BPl)取向的对称性。因此,GBs的原子结构主要被视为形成某些几何图形的原子簇。该模型被称为结构单元(SU)模型,由Bishop和Chalmers23and首先提出,并由Sutton和Vitek.24、25扩展到各种倾斜构型。然而,如参考文献所述。26,SU模型仅适用于沿低指数旋转轴的纯倾斜


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摘要:在纳米晶(nc)金属中,仍然不清楚局部晶界(GB)结构如何适应原子尺度的GB迁移,以及在固有的不稳定GB前沿是什么支配着原子的运动。在这里,我们报告了自驱动GB迁移过程中原子尺度上的局部GB结构的调整,同时涉及GB解离、GB的部分位错发射和数控铜中的面化/污损。此外,我们还揭示了迁移能力的基础与局域结构密切相关,即由“杂化”结构单元和离域的GB位错组成的GB片段相对不稳定。

    纳米晶(nc)材料显示出不同寻常的机械性能,然而,晶界通常变得不稳定,并且与晶界相关的变形在数控材料中发生。[2,4]发现与晶界相关的行为由三个主要过程操作:晶界迁移、[4,5]来自晶界的位错成核、[6]和晶界位错(GBD)运动。GB迁移可能与其他与GB相关的行为同时发生。分子动力学模拟[8]和实验观察[9]表明,孪晶层可以通过迁移或离解形成。在形变过程中,通过局部原子重排和应力辅助的自由体积迁移,含GBD的GB可以发射出部分位错。同时,与GB相关的行为也极大地改变了局部GB环境。通过位错在GB平面内的滑移运动,观察到了GB ledges。GB迁移将形成周期性的小面facets。[13]显然,不同GB相关行为之间的相互作用是一个非常复杂的过程,需要深入了解。

    在本研究中,通过原位HRTEM研究,我们揭示了在电子辐照下自驱动迁移过程中原子尺度上的局域结构调整,同时涉及部分位错发射、GBD运动、GB解离, faceting/defaceting。基于GB结构单元模型,我们揭示了与GB迁移能力密切相关的局部GB结构和定量GB相关行为之间的相互作用。

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    总之,在迁移过程中,在原子尺度上观察到了大量的局域晶格结构的调整行为。由“杂合”结构单元和离域gbd组成的GBs是相对不稳定的。我们的观察表明,与GB相关的行为和GB结构的交互作用,以及因此给出直接了关于GB相关行为的模拟的直接实验证据。而且,当前的结果提供了通过不同种通过优化结构单元来抑制局部GB结构调整来稳定纳米GB的方法。因此,这可能会加深对通过粒子/杂质的钉扎和原子到不稳定GBs的纳米级化学分离来稳定GBs的策略的理解。

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摘要:用分子动力学模拟研究了铜中一系列对称倾斜晶界上空位的优先位置。这些边界上空位优先位置的规律性可以用结构单元模型来描述。这是必要的,因为结构单元的几何形状和局部应力场之间是一致的。空位在具有相对大的拉伸应力的位置是能量上优选的,并且这些位置是结构单元的角位置。此外,这些优先位点主要与结构单元类型有关,而与结构单元所处的晶界无关。因此,通过结构单元模型可以容易地描述和预测由某些结构单元的组合形成的各种晶界上空位的优先位置

    



    



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