Dislocation dynamics and crystal plasticity in the phase field crystal model
介绍了一种晶体材料的相场模型，为研究位错运动引起的塑性流动提供了必要的理论框架。首先由相场自由能得到弹性应力，并证明它服从线弹性的应力应变关系。二维六角晶格中的位错在相场的振幅展开中表现为复合拓扑缺陷，拓扑电荷由Burgers矢量给出。这使我们能够引入一个正式的位错速度和相场的粗晶粒信封的演变之间的关系。相场晶体模型的标准耗散动力学示出，以确定位错的速度。当振幅方程成立时，我们导出了位错上的Peach-Koehler力，并计算了相应的缺陷迁移率。用二维相场晶体方程组的数值积分计算了位错偶极子的运动，与理论预测符合得很好。
2017-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion-controlled phase growth on dislocations
本文讨论溶质原子在螺位错周围的扩散问题。特别是，我们表示和解决的扩散方程，在径向对称，在一个弹性场的螺旋位错的磁通量守恒边界条件的界面上的一个新的阶段。本文研究了在螺位错应力场作用下生长的非共格第二相沉淀物。在空间维度d=2和d=3中评估作为过饱和度和应变能参数的函数的第二相生长速率。我们的计算表明，位错力的振幅的增加，例如，伯格斯矢量的大小，增强合金中的第二相生长。此外，在位错的弹性场的存在下，过饱和度的沉淀物的尺寸的关系进行了计算。
2009-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Melting at dislocations and grain boundaries: A Phase Field Crystal study
用相场晶体方法研究了位错和晶界熔化的三维问题。孤立的位错被发现熔化从他们的核心径向向外，作为本地化的过剩弹性能量驱动器的熔体半径的幂律发散。低至中等角度晶界内的位错熔化类似，直到当相邻熔化区域合并时发生角度相关的一阶润湿转变。高角度的边界内的屏蔽近似处理，并讨论了有关的合奏，亚稳性和晶粒尺寸的问题。
2008-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Linear complexions: Metastable phase formation and coexistence at dislocations
采用原子模拟方法，在体心立方Fe-Ni合金中发现了亚稳态B2-FeNi与稳定的L10-FeNi和L12-FeNi 3的独特三相共存。稳定的纳米级沉淀物阵列，形成沿位错线的压缩侧，并定义为线性的络合物，观察到了广泛的组合物和温度。通过分析与这些相变相关的热力学，我们能够解释亚稳相的形成和共存，在这个过程中定义新的研究途径的理论和实验研究。
2019-01-29 cond-mat.mtrl-sci
A phase field model of the effects of dislocation microstructure on grain boundary motion during recrystallization
M. Zaiser Friedrich-Alexander Universit\"at Erlangen-N\"urnberg Department of Materials Science, WW8-Materials Simulation Dr.-Mack Strasse 77, 90762 F\"urth, Germany
本文提出了一种相场模型，用于研究位错微观结构对再结晶期间晶界运动的影响，通过模拟多尺度位错结构并对比实验结果，揭示了晶界运动的驱动机制。
2026-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Thermally activated nature of synchro-Shockley dislocations in Laves phases
本研究针对Laves相中共格Shockley位错运动热激活本质不明的问题，探究不同应变水平下的跃迁机制，将事件分为剪切敏感与不敏感两类，明确了热激活对其运动的关键作用。
2023-06-14 cond-mat.mtrl-sci
An Exactly Solvable Phase-Field Theory of Dislocation Dynamics, Strain Hardening and Hysteresis in Ductile Single Crystals
本文发展了韧性单晶位错动力学、应变硬化和滞后的精确可解相场论。该理论解释了：位错线在滑移面上的任意数量和排列;位错线之间的长程弹性相互作用;由分段二次Peierls势产生的位错的核心结构;位错与所施加的解析剪切应力场之间的相互作用;以及与短程障碍物和晶格摩擦的不可逆相互作用，导致硬化、路径依赖性和滞后。本理论的一个主要优点是，它是易于分析的，在这个意义上，计算的复杂性可以减少，与援助的封闭形式的解析解，在点障碍网站的相场的值的确定。特别是，在计算中不需要数值网格。的相场表示，使复杂的几何和拓扑结构的转变，在位错系综，包括位错环成核，弓出，捏，形成奥罗万环。该理论还允许考虑不同的强度和位错线能量各向异性的障碍。该理论预测了一系列的行为，这是在定性的协议与观察，包括：硬化和单滑移单调加载下的位错增殖;反向加载下的Bauschinger效应;褪色记忆效应，从而反向屈服逐渐消除了以前的加载的影响;循环加载下的位错密度的演变，导致特征“蝴蝶”曲线;和其他。
2001-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation nucleation and vacancy formation during high-speed deformation of fcc metals
最近，Kiritani等人提出了无位错变形机制，基于一系列实验，其中FCC金属的薄箔在非常高的应变速率下变形。在实验研究中，他们观察到大密度的堆垛层错四面体，但变形后箔中的位错密度非常低。这被解释为一种新的无位错变形机制的证据，导致非常高的空位产生率。在本文中，我们调查这一命题使用大规模的计算机模拟散装和薄膜的铜。为了有利于这种无位错的变形机制，我们通过在初始配置中不引入任何潜在的位错源来使位错成核非常困难。然而，我们观察到位错环的形核，并且形变由位错进行。位错成核为单个的肖克莱分位错。在位错成核之前所需的大应力导致非常高的位错密度，并且因此导致位错之间的许多非弹性相互作用。这些相互作用产生空位，并且很快达到非常大的空位浓度。
2001-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Continuum Dislocation Dynamics as a Phase Field Theory with Conserved Order Parameters
本文将连续位错动力学重新表述为相场理论，揭示位错密度变量遵循非标准守恒定律，并由此导出超越经典Ginzburg-Landau与Cahn-Hilliard框架的演化方程，进而应用于B1（NaCl）晶格材料中的位错图案演化。
2024-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Competing Mechanisms between Dislocation and Phase Transformation in Plastic Deformation of Single Crystalline Yttria-Stabilized Tetragonal Zirconia Nanopillars
采用分子动力学方法研究了单晶氧化钇稳定的四氧化锆纳米柱在单轴压缩下的塑性形变机制。模拟结果表明，YSTZ的纳米级塑性形变强烈依赖于氧化锆纳米柱的晶体取向。在某些特定的加载方向上，首次通过分子动力学模拟再现了实验探索的四斜晶系到单斜晶系的相变。当沿不同方向施加压缩载荷时，确定了位错、相变以及位错和相变的组合的三种不同机制。氧化锆纳米柱的强度表现出依赖于失效机制的敏感行为，使得位错介导的变形导致最低强度，而相变主导的变形导致最高强度。
2016-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Self-organized defect-phases along dislocations in irradiated alloys
Department of Materials Science and Engineering, The Grainger College of Engineering, University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校 材料科学与工程系，格雷格纳工程学院）
研究离子辐照下位错线上析出物的非平衡偏析形成的图案化现象，通过晶格动力学蒙特卡洛模拟揭示了溶质在位错上的输运竞争对自组织纳米结构稳定性的贡献。
2026-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Basal Slip in Laves Phases: the Synchroshear Dislocation
两种不同的机制已被报道在以前的从头计算研究来描述复杂的金属间Laves相的基础滑移：同步剪切和起伏滑移。到目前为止，还没有明确的答案，这是积极的有利机制，以及是否他们中的任何一个可以有效地传播作为一个错位。使用经典的原子模拟支持从头计算，目前的工作消除了歧义，并表明这两种机制，事实上，相同的。此外，我们建立同步剪切作为机制内的基面在Laves相的位错传播。
2019-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Determination of Burgers-vector directions of threading edge dislocations in GaN by phase-contrast microscopy
Japan Fine Ceramics Center（日本精细陶瓷中心）；Mie University（三重大学）；Ceramic Forum Co., Ltd（陶瓷论坛有限公司）
本研究利用相衬显微镜，通过明暗衬度排列逆时针旋转90°确定GaN穿透刃位错的Burgers矢量方向，并经TEM验证，提供了一种无损光学方法。
2026-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Coupling Phase Field Crystal and Field Dislocation Mechanics for a consistent description of dislocation structure and elasticity
本研究针对PFC模型与静态FDM在位错弹性场预测上的差异，提出二者的弱耦合方法，以PFC位错密度场为FDM输入，实现位错结构与弹性的一致性描述并分析相关场的作用。
2024-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Comparing theoretical predictions of radiation-free velocities of edge dislocations to molecular dynamics simulations
本文通过理论预测与分子动力学模拟对比Cu和Ag两种FCC金属，论证了无辐射速度在金属位错动力学中不起重要作用。
2023-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Distribution of dislocations in twisted bars
本文提出了单晶杆扭转问题的渐近精确连续位错理论。在零扭矩条件下，能量最小的位错分布是均匀的。如果所施加的扭矩是非零的，则最小化器在杆的横截面的外环处呈现出无位错区。在给定的扭矩下，发现了平衡位错的不均匀分布以及单位长度上的扭转角。在考虑能量耗散的情况下，存在一个弹性核心区，而位错则集中在两个无位错区之间的一个环中。这导致应力分布的变化，增加了扭矩的临界阈值。
2016-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic dislocation drag near to a point of martensitic transformation
考虑共格界面对马氏体型相变点附近驱动位错机械能耗散的影响。得到了位错因形变型相变激发能量损失而发生动力制动的表达式。
2000-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the mechanisms of motion of synchro-Shockley dislocations in Laves phases
本研究通过原子模拟揭示Laves相中同步-肖克利位错的运动机制，发现扭结对形核传播及空位跳跃、间隙重排等关键过程，为理解塑性变形对温度和成分的依赖性提供见解。
2023-05-15 cond-mat.mtrl-sci
On the competition between dislocation transmission and crack nucleation at phase boundaries
位错与相界的相互作用是一个复杂的现象，目前还远未被完全理解。最近提出了一种研究刃型位错在完全共格无损伤相界中传输的二维Peierls-Nabarro有限元模型。本文带来了一个新的维度的复杂性扩展PN-FE模型与专用的凝聚区模型的相边界。与所提出的模型，位错之间的自然相互作用，外部边界和相边界，包括该边界的消粘，提供。它允许一个研究之间的竞争位错传输和相边界退粘。通常情况下，界面电位所需的滑移面行为和相边界消粘建立通过原子模拟。它们对应于由两个相对于彼此刚性平移的原子组成的系统所固有的失配能量。结果表明，盲目利用这些潜力在零厚度界面（如所提出的模型中使用）可能会导致一个大的定量误差。因此，为了物理一致性，电势需要朝向零厚度电势减小。本文采用线弹性减缩。利用滑移面和相界的约化势，研究了8位错堆积系统中位错传输与相界退粘之间的竞争。结果表明，在这种竞争的结果，材料的性能以及相界韧性的相位差的强烈影响。在裂纹成核的情况下，裂纹长度显示出同样强的依赖于这些属性。
2018-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation healing during hydrogen absorption and desorption in palladium
用中子衍射原位研究了Pd-D2体材料中位错的退火和愈合过程。α和β氢化物相之间的晶格失配在相变期间在任一方向上产生位错，从而减轻弹性应变，这反映在与旋节滞后相比减小的压力滞后中。通过测量退火和氢循环过程中的衍射峰宽度，研究了在真空下退火金属、在β氢化物相中退火以及相变本身对位错密度的影响。在真空退火过程中，位错在比先前报道的更低的温度下被去除，但在β相中退火得到几乎相同的结果。然而，当循环氢进出样品时，与退火相比，位错密度随着温度的升高而下降得更快。换句话说，相变过程允许位错在比纯粹通过加热退火所需的温度更低的温度下愈合。在吸收和解吸过程中都观察到这种愈合效果。这一结果阐明了失配位错可以以与它们在经历吸收-解吸循环的样品中产生的相同速率愈合的机制，如压力滞后起源的理论模型中所提出的。
2022-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation Activities at the Martensite Phase Transformation Interface in Metastable Austenitic Stainless Steel: An In-situ TEM Study
了解马氏体相变的机理对于开发先进的高强度钢，特别是相变诱发塑性（TRIP）钢具有重要意义。TRIP效应导致增强的加工硬化速率、延迟的颈缩开始和优异的成形性。利用原位透射电子显微镜系统地研究了位错与α马氏体之间的微观动态相互作用。局部应力集中，例如来自缺口或位错堆积，使自由边缘和晶界成为α马氏体的有利成核位置。它的增长导致部分位错发射两个独立的滑移面从异质界面时，奥氏体基体最初是免费的位错。运动学分析表明，激活两个独立的奥氏体{111}面上的滑移系是必要的，以适应界面失配应变。在含有高密度位错的奥氏体区域内通常观察到全位错发射。在这两种情况下，相边界传播产生大量进入基体的位错，这使得总变形相容并提供主相的显著应变硬化。这些移动的位错源使塑性松弛，并防止局部损伤积累的界面区域的软侧上的强烈滑移。因此，细分散的马氏体分布使得整个奥氏体基体的塑性形变更加均匀，这解释了TRIP钢的强度和延展性的优异组合。
2016-12-25 cond-mat.mtrl-sci
Insights from a minimal model of dislocation-assisted rafting in single crystal Nickel-based superalloys
镍基高温合金在许多技术相关的高温应用中发挥着重要作用。理解和预测高温蠕变过程中相微观结构的演变以及位错微观结构的演变是迄今为止尚未完全完成的挑战。我们的二维耦合相场/连续位错动力学模型解释了微观结构的机制，这是重要的，在早期阶段的漂流在一个单晶系统。它显示了$γ/γ'$相和位错如何相互作用，从而产生真实的蠕变行为;不需要唯象拟合参数。
2016-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Extraordinary strain hardening from dislocation loops in defect-free Al nanocubes
晶体缺陷的相互作用导致块体金属的应变硬化。具有高堆垛层错能（SFE）的金属，例如铝，由于不能形成堆垛层错和变形孪晶而倾向于具有低应变硬化速率。在这里，我们使用原位SEM机械压缩，发现胶体合成的无缺陷的114纳米铝纳米立方体结合了4.1 GPa的高线性应变硬化率与1.1 GPa的高强度。这些纳米立方体具有3nm的自钝化氧化层，其对机械行为和位错结构的积累具有很大的影响。压缩后的TEM成像显示稳定的棱柱位错环和堆垛层错的情况下。MD模拟与位错环的形成和应变硬化的表面氧化物。这些结果表明，表面和界面性能的轻微修改可以引起巨大的变化，在高SFE金属的机械性能。
2021-12-10 cond-mat.mtrl-sci
On the segregation of Re at dislocations in the γ' phase of Ni-based single crystal superalloys
我们报告了Re和Mo偏析的证据（高达2.6at.% 1 at.%）在750°C和800 MPa的外加应力下蠕变变形后，第二代Ni基单晶高温合金中的γ'沉淀物内部的位错与Cr和Co一起发生了变化。观察到的偏析效应可以通过桥接跨γ/γ'界面的溶质分配行为和沿位错线核心的管道扩散机制来合理化。这种理解可以提供新的见解，从而改进合金设计。
2018-09-24 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput, Non-Destructive, Three-Dimensional Imaging of GaN Threading Dislocations with in-Plane Burgers Vector Component via Phase-Contrast Microscopy
利用相位对比显微镜实现GaN(0001)中穿层位错的高通量非破坏性三维成像，通过对比分析揭示位错的平面位错矢量分量及三维传播路径。
2026-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Computational statistics of segregation and dislocation activities of hydrogen charged free surfaces and grain boundaries
本研究通过MD和GCMC模拟，统计了充氢自由表面和晶界的氢偏析及位错活动，发现氢均匀分布于表面但降低位错密度，并倾向于沿小角度晶界偏析，而大角度晶界可增加位错密度。
2025-01-19 cond-mat.mtrl-sci
High-speed, High-Resolution, Three-Dimensional Imaging of Threading Dislocations in beta-$Ga_{2}O_{3}$ via Phase-Contrast Microscopy
本研究利用相位对比显微镜实现β-氧化镓中位错的三维成像，相比X射线衍射技术，其空间分辨率更高，可区分亚10微米间距的位错，提供位错滑移系统的洞察。
2026-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Secondary Grain Boundary Dislocations Alter Segregation Energy Spectra
本研究发现二次晶界位错对溶质原子偏析的影响远超无缺陷晶界，利用纳米级关联断层扫描量化了Fe-W合金中位错与偏析能谱的关系，为先进材料设计提供了新自由度。
2024-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Development of interatomic potential appropriate for simulation of dislocation migration in fcc Fe
位错迁移的分子动力学（MD）模拟需要原子间相互作用的半经验势。虽然有许多可靠的半经验电位的bcc铁，可用的fcc的电位的数量是非常有限的。在本研究中，我们测试了fcc Fe（ABCH 97 [Phil. Mag. A，75，713-732（1997）]、BCT13 [MSMSE 21，085004（2013）]和ZFS 18 [J. Comp. Chem. 39，2420-2431（2018）]）。发现ABCH 97势并不提供fcc相在任何温度下都是最稳定的。另一方面，对于BCT 13，ZFS 18电位，fcc相总是比bcc相更稳定。在任何温度下，hcp相是BCT 13电位最稳定的相。为了解决这些问题，我们开发了两个新的EAM电位（MB 1和MB 2）。对于MB 1势，fcc相仍然比bcc相更稳定，但是MB 2势提供了从较高的fcc-bcc转变温度T_γ-δ到熔化温度Tm，bcc相是最稳定的相，并且fcc相是低于T_γ-δ的最稳定的相。这种潜力也导致一个很好的协议与fcc弹性常数和合理的层错能的实验数据，这使得它的最佳潜力的模拟中的位错迁移的fcc Fe之间的所有半经验的潜力，在本研究中考虑。分子动力学模拟表明，只有ZFS 18，MB 1和MB 2势实际上适合于模拟面心立方铁中的位错迁移。这两种位错运动速度具有相同的数量级，都表明刃型位错运动速度比螺型位错运动速度快。然而，位错速度…
2020-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Length scales and scale-free dynamics of dislocations in dense solid solutions
通过对Fe 0.70 Ni 0.11 Cr 0.19在一定温度和应力范围内的位错线粗糙度分布的分子动力学模拟，研究了刃型位错与随机固溶体之间的基本相互作用.这些粗糙度分布揭示了脱钉过渡的标志性特征。也就是说，低于温度依赖的临界应力，位错线表现出粗糙度在两个不同的长度尺度制度，这是由所谓的相关长度划分。这种相关长度随所施加的应力而增加，并且在临界应力（脱钉过渡或屈服应力）处形式上趋于无穷大。临界应力以上，线粗糙度轮廓收敛到随机噪声场。受这些结果的启发，一个物理模型的基础上开发的概念，相干线弯曲的相关长度以下的所有长度尺度。在相关长度以上，溶质场禁止这种相干线弯曲。使用这个模型，我们确定潜在的差距，在现有的固溶体强化理论，并表明，最近的观察长度相关的位错迁移率可以合理化。
2020-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Zonal dislocations in Laves phases: A coupled synchro-shear slip mechanism
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Ruhr University Bochum（波鸿鲁尔大学）；Max Planck Institute for Sustainable Materials（马普可持续材料研究所）；Fuyao University of Science and Technology（福耀科技大学）；Université de Lorraine（洛林大学）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie（柏林亥姆霍兹材料与能源中心）
本研究通过原子模拟和实验，发现Laves相中存在耦合同步剪切滑移机制，涉及相邻滑移面上两个同步Shockley不全位错的同步滑移，形成外禀层错，并揭示其在相变和孪生中的关键作用。
2026-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Homogeneous nucleation of dislocations as bifurcations in a periodized discrete elasticity model
本文提出了一种用周期离散弹性模型描述的二维剪切晶体中位错均匀形核的新方法。当晶体被剪切超过临界应变$F=F_{c}$时，应变的无位错状态通过亚临界音叉分叉变得不稳定。选择固定的最终施加应变$F_{f}>F_{c}$，通过在不同的时间间隔$t_{r}$期间设置$F=F_{f}t/t_{r}$，可以达到包含两个或四个刃位错的不同的同时稳定的静止构型。在$t_{r}$之后的特征时间，一个或两个偶极子成核、分裂，并且所产生的两个刃位错以相反的方向移动到样品边界。数值延拓显示了如何配置不同数量的刃位错对出现从无位错状态的分叉。
2007-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation-driven relaxation processes at the conical to helical phase transition in FeGe
在纳米尺度下，自旋拓扑织构的形成对磁性材料的长程序和动力学响应有着重要的影响。我们研究了手征磁体FeGe中锥形到螺旋相变的弛豫机制。通过结合交流磁化率，磁力显微镜测量和微磁模拟，我们演示了如何磁拓扑缺陷的运动，这里的边缘位错，影响当地形成一个稳定的helmagnetic自旋结构。虽然模拟结果表明，刃位错移动的速度约为100米/秒，通过helmagnetic背景，观察到他们的动态干扰的时间尺度上的磁序分钟由于钉扎随机分布的结构缺陷。研究结果证实了位错运动对手性磁体纳米级自旋结构的重大影响，揭示了以前隐藏的影响，形成helmagnetic域和域壁。
2021-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Orbital-free DFT study of the energetics of vacancy clustering and prismatic dislocation loop nucleation in aluminum
本文采用大规模无轨道密度泛函方法，从电子结构的角度研究了铝中空位团簇的能量学。在这项研究中考虑的模拟域是一样大的那些包含一百万个原子，以准确地占电子结构和远程弹性场。我们的研究结果表明，空位团簇是一个积极有利的机制与正结合能的范围内的空位团簇在本研究中考虑。特别地，位于$\{111\}$平面中的$19$空位六方簇具有非常大的结合能，其具有代表棱柱位错环的弛豫原子结构。这表明，由19个空位形成的那些小的空位棱柱环是稳定的，从而提供了对铝中这些缺陷的成核尺寸的见解。
2015-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation interactions and crack nucleation in a fatigued near-alpha titanium alloy
研究了近α钛合金Ti-6242 Si低周疲劳裂纹形核处的位错交互作用。合金中的循环塑性应变导致在初级α晶粒中的位错堆积，在初级α和两相区之间的边界处成核。这两个相区提供了一个障碍，初级α晶粒之间的滑移转移。我们认为裂纹形核发生在初生α晶粒的基面附近，是由Tanaka和Mura首先设想的亚表面双端堆积机制引起的。在<a>裂纹形核位置附近观察到基底位错上的超台阶。这两个相区显示出α 3位错在次级α板之间的直接传输，作为α [010]传输通过β韧带，然后在β中分解成（α/2）<111>位错网络。β韧带本身似乎并没有形成一个特别难以穿透的障碍，以滑动，在协议的微柱和晶体塑性研究张等。
2018-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Implications of an analysis of the shear transformation of a zone of an oblate spheroid for dislocation theory, grain boundary sliding and superplasticity
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；Anna University（安娜大学）
提出扁球体激发理论（OSET），以剪切本征应变的扁球体作为塑性变形基本载体，无需晶格假设，证明位错是OSET的集体激发，并推导出理论剪切强度等无参数量，在多种材料中验证。
2026-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Defect stability in phase-field crystal models: Stacking faults and partial dislocations
控制缺陷的稳定性相场晶体（PFC）模型的主要因素进行检查，与说明性的例子涉及几个现有的模型的变化。指导方针是建立模型与稳定的缺陷结构，保持高的数值效率。一般框架结合了长程弹性场和原子级核心结构的基本特征，在扩散时间尺度上具有可操作的缺陷动力学。所产生的缺陷物理学的基本要素的特点为面心立方晶体的情况下。堆垛层错和分裂肖克莱部分位错稳定的PFC形式主义内的第一次，和相关的缺陷结构的各种性能的特点。这些包括完全刃位错和螺位错的解离宽度，外加应力对解离的影响，滑动的Peierls应变，以及滑动对的动力学收缩。我们的研究结果在一般情况下，比较有利的连续弹性理论和实验结果。
2012-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation assisted coarsening of coherent precipitates: a phase field study
本文使用相场模型研究位错连接的共格析出相粗化，纳入位错弹性场与管道扩散率，发现弹性非均匀性影响形貌动力学且硬析出相粗化更快，并验证了修正Gibbs-Thomson方程的适用性。
2024-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Hydrodynamic phase field crystal approach to interfaces, dislocations, and multi-grain networks
我们推导出一个相场晶体模型，耦合的扩散演化的微观结构与宏观速度场的快速动态，明确占弹性激发的松弛。该模型比以前的配方捕捉更好的动态复杂的界面和位错在单晶以及晶界迁移的多晶体中的远程弹性场是适当放松。该模型的特点是扩散系数，非线性地依赖于当地的相位。它在无序相（类液体）和有序相之间诱导更多的局部界面，例如，条纹或晶格。对于条纹，界面动力学被证明是强烈的各向异性。我们还表明，该模型是能够发展的经典PFC在机械平衡。然而，与以前的方法相比，它不限于单晶配置或来自固定参考晶格的小变形。为了展示这种方法的能力，我们考虑几个例子，从机械平衡的单晶中的位错环的湮灭到包括具有不同取向和晶界的晶域的微观结构的松弛。在混合型位错环（即，非剪切或棱柱），长程弹性效应导致环在湮灭事件之前移出平面。
2022-09-23 cond-mat.mtrl-sci
On the incompatibility of strains and its application to mesoscopic studies of plasticity
结构转变总是受到晶格畸变的影响。如果物体要保持无裂纹，应变场不能是任意的，而必须满足圣维南相容约束。同样，在含有位错的介质中必须满足与实际位错网络一致的不相容性约束。这种约束可以被纳入基于应变的自由能泛函来研究位错对相稳定性的影响。我们提供了一个系统的分析，这个约束在三维空间，并显示如何三个不相容方程容纳任意的位错密度。这种方法允许通过最小化自由能来计算具有空间不均匀微观结构和位错分布的各向异性材料的内部应力场。通过计算刃型位错的应力场并与无限大各向同性介质中刃型位错的应力场进行比较，说明了这一点。我们概述了如何利用这个过程来研究的相互作用的塑性与极化和磁化。
2010-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Micromechanics reveal strain rate dependent transition between dislocation mechanisms in a dual phase high entropy alloy
通过微柱压缩和微观表征，研究了双相NiCoCrFeGa高熵合金中位错机制随应变速率的转变，并揭示富Cr析出物对整体强度的显著影响。
2024-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Influence of dislocations on the spatial variation of microstructure in martensites
位错的连续统理论，主要由Kröner和Kosevich发展，将每个位错视为应变不相容的来源。我们表明，这一概念可以有效地采用朗道自由能泛函开发一个平均场的位错材料的介观模型。表示母相（通常为立方对称）畸变的序参量用弹性应变表示，这些应变本身通过不相容约束耦合。由于不相容性的“强度”取决于位错的局部密度，位错的存在影响微观结构的演化，反之亦然。该公式的优点在于位错之间的长程各向异性相互作用自然地出现在自由能的公式中。由于位错周围的晶体结构的畸变，它们在多相材料中的存在导致产物相的异质成核，从而也导致转变温度的变化。这种新颖的场论方法是非常方便的，因为它可以弥合差距，在研究材料的行为在长度和时间尺度上，是无法达到的原子或宏观模型。
2010-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Origins of size effects in initially dislocation-free single-crystal metallic micro- and nanocubes
我们报告惊人的屈服强度，高达四分之一的理论强度的银，记录在微压缩测试的初始位错自由银微米和纳米立方体从多步种子生长过程中合成。屈服时发生的这些高强度和大规模应变爆发是原始样品的初始无位错单晶结构的结果，原始样品通过位错的自发成核屈服。当原始样品暴露于聚焦离子束以制造支柱，然后压缩时，不会发生剧烈的应变爆发，并且它们的屈服强度是原始样品的四分之一。无论测试前样品的缺陷状态如何，尺寸效应都很明显，其中屈服强度随着样品尺寸的减小而增加。由于位错饥饿和单臂源机制不能解释的尺寸效应的屈服强度在无位错样品，我们调查的位错成核机制控制的尺寸效应，通过仔细的实验观察和分子静力学模拟。我们发现，内在或外在的对称性破坏者，如表面缺陷，边缘圆度，外部样品的形状，或高空位浓度可以影响位错成核，从而有助于在最初的无位错样品的屈服强度的尺寸效应。
2020-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Simulation of dislocation slip and twin propagation in Mg through coupling crystal plasticity and phase field models
提出了一种模拟镁合金塑性形变的数值方法，包括位错滑移和孪晶扩展。位错滑移包括通过晶体塑性模型，该模型使用有限元法求解，而孪晶传播是考虑通过相场模型，该模型使用快速傅立叶变换算法求解。采用相同的时间步长，采用不同的离散方法求解晶体塑性和相场耦合方程。采用该方法对镁微柱沿$[10\bar{1}0]$方向的压缩变形进行了数值模拟。该模型预测的应力-应变曲线以及主要变形机制与文献中的实验数据一致，并证明了在镁合金塑性形变模拟过程中明确考虑孪晶扩展的策略的可行性。最后，一个多晶体中的滑移/孪晶相互作用的例子进行了模拟，以显示该模型的能力。
2023-02-27 cond-mat.mtrl-sci
On the limits of the energetic coupling between field dislocation mechanics and phase field crystal
École Polytechnique, CNRS UMR 7649, Institut Polytechnique de Paris（巴黎综合理工学院，CNRS UMR 7649，巴黎理工学院）；University of Minnesota（明尼苏达大学）
本文通过变分分析和数值模拟，揭示场位错力学与相场晶体模型之间的能量耦合仅匹配可容畸变场，对位错拓扑信息不敏感，且导致边界条件扩散传播，无法防止位错核非自然扩展。
2026-07-08 cond-mat.mtrl-sci
The Peierls--Nabarro FE model in two-phase microstructures -- a comparison with atomistics
本文评价定性以及定量的准确性最近提出的Peierls-Nabarro有限元（PN-FE）模型的位错通过直接比较与等效的分子静力学模拟。为此，被认为是一个二维的微观结构试样进行简单的剪切，由一个中央软相两侧的两个硬相区域。采用等晶格间距的六角原子结构，原子间的相互作用用Lennard-Jones势描述，其能阱具有特定的相深度。在加载过程中，刃位错偶极子集中在软相的介绍，其中进展的相边界，在那里他们堆积。在足够高的外部剪切载荷下，主导位错最终被传递到更硬的相。均匀化的PN-FE模型校准到原子模型的有效弹性常数和滑移面的性质，从简单的均匀变形。为了研究不同配方的滑移面潜力的影响，采用多种方法，从一个简单的正弦函数的切向disregistration到一个复杂的模型，耦合的切向和正常的disregistration的影响。所得结果表明，定性地，位错结构，位移，应变场，和位错的演化被充分捕获。然而，PN-FE模型的简化导致位错核心内的一些差异。这种差异在位错传输过程中起着主导作用，因此无法定量地正确捕获。尽管它的简单，PN-FE模型被证明是一个优雅的工具，在两相微观结构中的刃位错行为的定性研究，虽然它可能无法定量预测。
2020-08-25 cond-mat.mtrl-sci
A continuum approach to combined $γ/γ'$ evolution and dislocation plasticity in Nickel-based superalloys
单晶镍基高温合金的蠕变是近几十年来研究的热点问题，而现在的模拟方法越来越能够对实验进行补充。在这些合金中，$γ/γ'$相微观结构与负载下的位错系统共同演化，并且理解相互作用对于理解所得蠕变性质是必不可少的。因此，预测建模需要能够建模和模拟相和缺陷微观结构的多物理场框架。要做到这一点，我们制定了一个耦合模型相场演化和连续位错动力学，充分占统计存储和几何必要的位错。模拟的$γ/γ'$相微观结构与四个$γ'$变体和共同发展的位错微观结构被发现是在良好的协议与实验观察。蠕变应变曲线作为微观结构演化方程的自然副产品而获得，而不需要额外的参数拟合。我们进行模拟的$γ/γ'$演化为不同的位错密度，并建立微观结构演化的驱动力，通过详细分析不同的贡献的弹性和化学能量密度的变化。连同模拟和实验蠕变曲线之间的比较，这项调查揭示了控制的机制，定向粗化（筏）的过程中，并表明，筏动力学显着依赖于位错微观结构的特性。除了在恒定载荷下进行筏运外，我们还研究了载荷条件变化的影响，并探索了通过沿不同的载荷路径进行预筏运来改善蠕变性能的可能性。
2017-02-08 cond-mat.mtrl-sci
On a dislocation density based two-phase plasticity model: refinement and extension to non-proportional loading
Estrin等人（1998）的两相复合方法描述了一种演变的位错胞结构。McKenzie等人（2007年）增强了该模型，以捕捉严重塑性形变期间流体静压力和温度的影响。本研究的目标是将该微观结构模型纳入Shutov和Kreißig（2008 a）提出的宏观粘塑性框架中。因此，两个阶段的复合材料的方法进行了仔细检查。物理和数值的缺点，揭示和可能的解决方案，从而导致一个精致的微观模型。此外，还提出了可靠参数辨识的一些改进措施。使用TEM单元尺寸测量确定铝合金的细化微观模型的材料参数。然后，扩展到非比例变形进行这样一种方式，位错密度的演变变得敏感的负载路径的变化。实验结果表明，这种变形模式可以显着影响微观结构的演变，包括溶解的细胞和总位错密度的减少后不久，负载路径的变化。为了捕捉这些影响，一些张量值的状态变量被引入耦合精细的微观模型与宏观粘塑性模型。由此得到了一个新的本构方程组。为了证明其响应载荷路径变化的能力，考虑了等通道转角挤压（ECAP）的典型载荷情况。所获得的位错种群的演变显着不同，这取决于ECAP路线的应用。
2013-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Mesoscale model of dislocation motion and crystal plasticity
基于相场描述，提出了一种一致的、小尺度的结晶固体塑性运动描述。通过允许由相场和晶格畸变给出的独立质量运动，固体可以在塑性运动的时间尺度上保持机械平衡。奇异（不相容）应变由相场确定，向相场添加平滑变形以满足机械平衡。数值实现的模型，并用于研究一个基准问题：在一个六角晶格的刃位错偶极子的运动。偶极间距的时间依赖性与经典弹性力学一致，没有任何可调参数。
2018-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation assisted phase separation: a phase field study
缺陷在决定相变机制和动力学方面起着关键作用。在本文中，我们展示了位错是如何影响合金中的相分离的可压缩间隙。具体地，取决于管迁移率与体迁移率的比率，可以看出，即使在具有在旋节极限之外的标称组成的系统中，旋节相分离也是可能的。令人惊讶的是，通过成核和生长相分离，和spinodal分解，同时看到（交叉位错的情况下）。最后，位错在影响沉淀物形态中所起的重要作用进行了探讨。我们表明，这些结果同意定性与最近的实验结果在铁基系统中使用原子探针层析成像（APT）。
2021-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Features of ultrasound absorption by dislocations in subgrain-free cd\boldmath$_{0.2} $hg$_{0.8}$te crystals
本文首次在频率10- 55 MHz，温度150- 300 K范围内，实验研究了无小角晶界的$p$-Cd $_{0.2}$ Hg $_{0.8}$ Te晶体的超声波吸收随温度的变化关系，并给出了相应的测量结果。吸收系数的最大值被发现增加，并向更高的温度移动，作为超声频率的增长。所得到的结果可以令人满意地解释的Brailsford模型的框架内，其中关联的超声吸收与热激活位错扭结的振动。确定了$p$ -$_{0.2}$-$_{0.8}$ Te模型的特征参数，即频率系数$f_{k}\approx $ ~6，$\times $ ~ 10，$^{\,9}$ ~ 6，Hz和扭折扩散激活能$W_{k}\approx $ ~ 0. 11，eV.还计算了位错浓度（$α\approx $ ~2\，$\times$\，10 $^{10}$ \，m $^{-2}$），测定值与选择腐蚀法测定值（0.7\，$\times $\，10 $^{10}$ \，m $^{-2}$）一致。
2014-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Energy of low angle grain boundaries based on continuum dislocation structure
在本文中，我们提出了一个连续体模型来计算任何给定的自由度（任意旋转轴，旋转角和边界平面取向）的连续位错结构的基础上的低角度晶界的能量。在我们的连续介质模型中，我们尽量减少晶界能量与位错结构的约束弗兰克的位错公式与所有可能的伯格斯矢量。用罚函数法将约束极小化问题转化为无约束极小化问题。晶界位错结构近似为直位错网络，预测晶界的能量和位错密度。晶界能的基础上计算的位错结构是能够将其各向异性的性质。我们使用我们的连续介质模型，系统地研究了面心立方铝中$<111>$小角度晶界的能量与任何边界平面取向和所有六种可能的Burgers矢量。与原子模拟结果的比较表明，我们的连续体模型是能够给小角度晶界的能量和位错密度的良好的预测。我们还研究了在其他自由度不变的情况下，面心立方铝中小角度晶界随旋转轴变化的能量。经过适当的修改，我们的模型也适用于异质界面的位错结构和能量。
2016-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic Phases, Pinning, and Pattern Formation for Driven Dislocation Assemblies
我们发现，驱动位错组装表现出一组动力学阶段非常相似的驱动系统的淬火无序，如超导体中的涡旋，磁畴壁，和电荷密度波材料。这些阶段包括堵塞，波动和动态有序的状态，每个产生不同的位错模式，以及在噪声波动和传输特性的特定功能。我们的工作表明，许多淬火无序的系统进行脱钉过渡建立的结果可以应用到位错系统，为理解位错斑图形成和动力学提供了一种新的方法。
2012-07-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dislocation-free axial InAs-on-GaAs nanowires on silicon
我们报告的轴向InAs-on-GaAs纳米线异质结的生长在硅上的分子束外延使用20 nm直径的Au催化剂。首先，GaAs纳米线段的生长参数进行了优化，以实现纯纤锌矿晶体结构。然后，我们开发了一个两步生长过程，以提高垂直的InAs-on-GaAs纳米线的产量。通过进一步优化生长参数，我们实现了90%的直InAs-on-GaAs纳米线。我们研究了在界面处的组成变化，通过能量色散X射线光谱和纳米线的晶体结构，通过透射电子显微镜。发现InAs段的标称组成为In $_{x}$ Ga $_{1-x}$ As，其中$x$ =0.85，并且对应于与GaAs的6%的晶格失配。应变映射进行的几何相位分析的高分辨率图像显示了位错的GaAs/InAs接口。总之，我们成功地制造了高度失配的异质结构，证实了预测，轴向GaAs/InAs界面是赝晶的纳米线直径低于40 nm。
2017-07-04 cond-mat.mtrl-sci
