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
An Atomistic Modelling Study of the Properties of Dislocation Loops in Zirconium
中子辐照逐渐改变锆合金的性质：它们硬化，其平均c/a晶格参数比随注量而降低。中子的轰击产生点缺陷，其演变成位错环，导致称为辐照诱导生长（IIG）的非均匀生长现象。为了深入了解Zr中的这些位错环，我们使用原子模拟对其进行了研究。我们构建和放松各种类型的位错环。我们发现，<a>在不同的惯习平面上的-环的能量是相似的，但我们的研究结果表明，他们最有可能在第一棱柱平面上形成，然后通过旋转到第二棱柱平面上来降低能量。通过模拟不同纵横比的循环，我们发现，仅基于能量，循环的形状<a>不依赖于字符，这些循环变得越来越椭圆，因为它们的大小增加。此外，我们发现间隙环和空位<c>环在能量上都是可行的，因此在未来的工作中应该考虑这些的可能性。我们的研究结果提供了重要的见解循环的形成和演变，这是很难探测实验。
2020-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Comprehensive determination of Burgers vectors of threading dislocations in GaN substrates by combining reflection and transmission synchrotron-radiation x-ray topography
研究通过结合反射和透射同步辐射X射线拓扑学确定GaN衬底中位错的伯格斯矢量，利用反射和透射模式图像分析位错的伯格斯矢量，包括边缘型和混合型位错，并发现一对反向伯格斯矢量的螺型位错。
2026-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation loops growth and radiation growth in neutron irradiated Zr-Nb alloys: rate theory modelling
提出了一个研究辐照Zr基合金位错环生长的通用模型。它考虑到温度的影响，效率的环路吸收点缺陷依赖于环路的大小，局部的晶界下沉强度的影响，和合金元素的浓度。该模型用于描述反应堆条件下中子辐照下锆铌合金环半径增长的动力学。在不同的晶粒尺寸，从晶界的位置，和铌的浓度的环半径和应变的增长进行了研究。结果表明，局部晶界下沉的结果在晶粒内部的晶体的不均匀变形。此外，铌作为合金元素的引入减小了环半径，但促进了晶粒内局部应变的增长。
2020-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Identification of Polytypism and Their Dislocations in Bilayer MoS2 Using Correlative Transmission Electron Microscopy and Raman Spectroscopy
提出 TEM 与拉曼光谱关联表征方法，用于识别双层 MoS2 的 2H/3R 多型、位错及机械剥离诱导相变。
2025-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Interaction of $\langle a \rangle$ prismatic screw dislocations with the $α-β$ interface side face in $α-β$ Ti alloys
本研究采用分子静力学和动力学模拟，揭示了$\alpha-\beta$钛合金中$\langle a \rangle$棱柱型螺位错跨界面侧面的滑移传递机制及各向异性阻碍根源。
2023-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic modelling of all dislocations and twins in HCP and BCC Ti
本研究使用Deep Potential和DFT确定了HCP和BCC Ti中所有位错核心与孪晶界面的性质，揭示了不同位错的滑移、稳定性与不可动特征，为Ti的塑性变形提供了完整自洽的图景。
2022-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Effect of grain disorientation on early fatigue crack propagation in face-centred-cubic polycristals: A three-dimensional dislocation dynamics investigation
采用三维位错动力学模拟方法研究了高周疲劳条件下面心立方双晶中微裂纹与第一微观结构势垒的相互作用。在检查配置，我们假设微裂纹传输发生由于表面浮雕生长在二次晶粒提前的主裂纹。这种间接的传输机制被证明强烈依赖于晶粒-1/晶粒-2取向不良。例如，小晶粒取向不良诱导塑性应变局部化提前的裂纹和更快的传输通过第一个障碍。相反，大晶粒-1/晶粒-2的取向障碍诱导塑性应变扩展类似于裂纹尖端钝化产生较慢的间接传输。一个半解析微观模型的基础上，目前的模拟结果和补充的实验观察，突出了原来的概念，第一屏障遵守。该模型捕捉众所周知的实验趋势，包括影响：晶粒尺寸，晶粒取向不良和微裂纹阻滞在第一个障碍。
2013-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation interaction with a tilt low angle grain boundary in bi-crystal SrTiO3
为探究陶瓷塑性变形中裂纹抑制机制，研究以带4°倾斜晶界的双晶SrTiO3为模型，结合室温布氏压痕、蚀坑成像与透射电镜，观察到位错在小角度晶界的塞积、存储与穿晶传递，为位错-晶界相互作用提供了新的介观尺度实验依据。
2025-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Dislocations in (011)-oriented vertical Bridgman $β$-Ga$_2$O$_3$ substrates
研究通过X射线全息术结合X射线网纹图分析了(011)方向垂直布里格曼法生长的β-氧化镓衬底中的位错，发现位错在(001)平面内延伸，与畴界相关，并通过反射X射线全息术和网纹图确认了畴界处的微倾角，揭示了影响外延生长和器件性能的缺陷形成机制。
2026-08-10 cond-mat.mtrl-sci
A data driven approach for cross-slip modelling in continuum dislocation dynamics
交叉滑移是一种热激活过程，通过该过程，螺型位错将其滑移面改变为具有相同Burgers矢量的另一滑移面。该过程发生的速率由Boltzmann型表达式确定，该表达式是螺杆段长度和作用于位错的应力的函数。在连续位错动力学（CDD）中，由于密度的粗粒度表示，丢失了关于螺位错段的长度和位错上的局部应力状态的信息。在这项工作中，提出了一种数据驱动的方法来表征丢失的信息，通过分析离散的位错配置，使交叉滑移建模的CDD框架中的粗晶粒位错密度和应力场。分析表明，螺旋段长度服从指数分布，位错上的应力与CDD中的平均场应力之差的应力波动服从洛仑兹分布。提出了一种新的交叉滑移实施CDD采用螺杆段长度和应力波动统计的方法，并通过比较CDD交叉滑移率与离散位错动力学（DDD）率进行了严格的测试。这种方法已被应用在DDD模拟中使用的三个交叉滑移模型不同，主要是在交叉滑移活化能的函数形式。结果发现，不同的交叉滑移激活能公式产生不同的交叉滑移率，但对机械应力-应变响应和位错密度演变的影响是最小的[001]型加载。
2022-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Critical assessment of hydrogen effects on the slip transmission across grain boundaries in α-Fe
晶界通过阻碍位错运动而在晶体结构的强化机制中起着重要作用。然而，腐蚀性环境（如氢）的存在增加了沿晶断裂的敏感性。此外，还缺乏系统的研究探索氢的作用的位错晶界（DGB）的相互作用。因此，在这项工作中，氢对α-Fe中的螺位错和倾斜晶界之间的相互作用的影响<111>进行了研究。我们的模拟结果表明，DGB相互作用的结果强烈依赖于潜在的GB位错网络。此外，存在着很强的相关性之间的GB的能量和滑移传输的能量势垒。换句话说，具有较低界面能的GB表现出较高的滑移传递势垒。沿GB引入氢导致滑移传输的能垒一致地增加所有检查的GB。在氢的存在下的裂纹萌生的能量平衡的帮助下，我们的观察和以前的研究结果进行了检查。有人发现，氢的存在下，增加了存储在GB内的应变能，这可能会导致穿晶到沿晶断裂模式的转变。
2015-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Relating plasticity to dislocation properties by data analysis: scaling vs. machine learning approaches
塑性建模长期以来一直基于唯象模型，该模型基于对本构关系的特设假设，然后将其拟合到有限的数据。其他工作是基于物理机制的考虑，试图建立一个物理基础的观察到的塑性形变行为，通过识别孤立的缺陷过程（“机制”），观察实验或模拟，然后用于制定所谓的物理为基础的模型。这两种方法都不足以捕捉属于紧急集体现象领域的塑性形变的复杂性，也不足以理解现代高性能结构材料核心的多种变形途径的复杂相互作用。基于数据的方法提供了另一种途径对塑性建模的优势和局限性，我们在这里探讨一个简单的例子，即率和位错密度依赖的强化机制之间的相互作用，在面心立方金属。
2022-06-03 cond-mat.mtrl-sci
A Hybrid Quantum Mechanics Machine Learning Forcefield (QM/ML) Framework for Accurate Solute-Dislocation Interaction Simulations
Imperial College London（帝国理工学院）
提出混合QM/ML框架，结合DFT与神经网络MLIP，实现高精度低成本的溶质-位错模拟，验证了Zr中Sn和Fe偏析及钢中磁复杂相互作用。
2026-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Revealing Dislocation Interactions Controlling Mechanical Properties of Metals
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；European Synchrotron Radiation Facility（欧洲同步辐射装置）；Univ. Grenoble Alps CEA IRIG MEM NRX（格勒诺布尔阿尔卑斯大学法国原子能和替代能源委员会IRIG MEM NRX）
研究通过3D成像揭示位错在变形中的堆积与交叉滑移机制，为位错动力学建模提供新依据。
2026-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Effect of slip transmission at grain boundaries in Al bicrystals
采用速率相关的位错晶体塑性模型，研究了滑移转移对铝双晶变形机制的影响。通过修改Kocks-Mecking定律中晶界附近的位错积累速率，将三种不同类型的晶界（GB）包括在模型中，从而导致完全不透明（位错阻挡）、完全透明和部分透明的GB。在后者中，滑动传输仅允许在相邻晶粒中的SS对中，所述相邻晶粒根据Luster-Morris参数适当地定向用于滑动传输。GB字符的修改导致在GB的变形机制的重要变化。在一般情况下，双晶体与完全不透明的边界显示出增加的位错密度附近的GB，这是与增加的Von Mises应力。相比之下，位错堆积和应力集中的情况下，部分透明的边界，在一个晶粒中的滑移可以进展到下一个晶粒具有一定程度的连续性不太明显。对于完全透明的边界，在这些边界处没有发现应力集中，并且在边界处存在连续的应变，这在大多数实验观察到的GB中不是典型的。模拟理想的双晶体取向的最高度有利的滑移系统上的滑移转移与高施密德因素的滑移转移的晶粒取决于在附近的操作中的活动SS的数量，大多数边界将导致几乎不透明的条件，而一些边界将是透明的。最后，该模型被应用到一个特定的实验观察到的GB中，滑移转移是明确的操作表明，该模型预测一个几乎透明的GB。
2019-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Diamond crystal with Y-defects: spectroscopy and transmission electron microscopy
Frumkin Institute of physical chemistry and electrochemistry RAS（俄罗斯科学院弗鲁姆金物理化学与电化学研究所）；Saint Petersburg mining university（圣彼得堡矿业大学）；Shubnikov Institute of Crystallography, Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics, National Research Centre "Kurchatov Institute,"（库尔恰托夫国家研究中心库尔恰托夫晶体学与光子学综合体内的舒布尼科夫晶体学研究所）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry UB RAS（俄罗斯联邦科学院乌拉尔分支扎瓦茨基地质与地球化学研究所）
研究自然Ib-IaA钻石中Y缺陷的光谱与透射电镜特性，揭示其空间分布与红外吸收的反相关性，发现纳米级空洞及非保守位错运动导致的缺陷形成机制。
2026-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Multiscale modelling of the morphology and spatial distribution of θ' precipitates in Al-Cu alloys
基于相场模型，建立了Al-Cu合金高温时效过程中θ'相均匀和非均匀形成的多尺度模拟方法。模型参数，确定不同的能量贡献（化学自由能，界面能，晶格参数，弹性常数）从计算热力学数据库或从第一原理密度泛函理论和分子静力学模拟。在此基础上，采用相场模型对θ'相的演化和平衡形态进行了三维模拟。该模型能够再现取向关系为（001）θ '//（001）α和[100] θ'//[100]α的片状θ'沉淀物在均匀形核和位错上的非均匀形核过程中不同取向变体的演化，从而导致沉淀物阵列的形成。位错应力场和与θ'相形核相关的无应力相变应变之间的相互作用能触发了预先存在的位错上的异质形核。此外，控制析出相的形态和平衡长径比的演变的机制被确定。多尺度模型的预测结果与实验数据吻合较好。
2017-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning Moment Tensor Potential for Modelling Dislocation and Fracture in L1$_0$-TiAl and D0$_{19}$-Ti$_3$Al Alloys
本文针对双相 Ti-Al 合金开发了高精度的机器学习矩张量势（MTP），克服了 DFT 计算的尺度限制与现有势函数的精度不足，为模拟位错核心结构与断裂过程开辟了新途径。
2023-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Geometrical Modelling and Numerical Analysis of Dislocaion Mechanics
本研究在微分几何的框架内进行位错的数学建模和数值分析。基本组态，即参考组态、中间组态和当前组态，被表示为黎曼-嘉当流形，它配备了黎曼度量和Weitzenböck连接。通过位错密度的Hodge对偶性得到了中间位形上的挠2-形式，并对相应的丛同构进行了Helmholtz分解。该分析引入了塑性变形的边界条件。利用弱变分法和等几何分析法求解了Cartan第一结构方程和应力平衡方程。本文的数值分析首次揭示了螺型位错和刃型位错周围塑性变形场的分布。它还演示了应力场周围的位错的远场显示完全符合经典的Volterra理论，而在同一时间消除奇异性，否则引入的位错由经典的方法。应力场包括几个特征，由于几何非线性包括在其中。我们还表明，自由表面影响塑性和弹性变形，但在不同的方式。本研究的数学框架适用于任意组态的位错。
2022-05-06 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math-ph
Dislocation interaction with C in alpha-Fe: a comparison between atomic simulations and elasticity theory
采用基于嵌入原子方法（EAM）的经验Fe-C原子间相互作用势和分子静力学模拟，在原子尺度上模拟了C原子与螺型位错和刃型位错的相互作用.原子模拟的结果与弹性理论的预测进行了比较。它示出，只要进行各向异性弹性计算，并考虑由C间隙引起的膨胀和tetravel畸变，可以得到两种建模技术之间的定量协议。使用各向同性弹性允许预测相互作用的主要趋势，并且仅考虑间隙扩张将导致错误的相互作用。
2008-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-Scale Structure Relaxation, Chemistry and Charge Distribution of Dislocation Cores in SrTiO3
利用像差校正扫描透射电子显微镜的显微镜和光谱学技术，我们测定了10°倾斜SrTiO_3双晶中位错核的原子排列、占位、元素分布和电子结构。我们确定有两种不同类型的缺氧位错核心，即，SrO平面终止的Sr 0.82Ti 0.85O 3-x（Ti 3.67+，0.48它们具有相同的Burgers矢量a[100]，但原子排列和化学性质不同。除了氧空位，Sr空位和岩盐状氧化钛重建也被确定在位错核心与TiO 2平面终止。我们的原子尺度研究揭示了单个位错核心的真实原子结构和化学性质，为理解位错和晶界的性质提供了有用的见解。
2017-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic survey of grain boundary dislocation interactions in FCC Nickel
众所周知，晶界（GBs）对多晶材料的力学性能有很大的影响。不为人所知的是不同的GB如何与位错相互作用，以影响位错运动。本工作提出了一个分子动力学研究33个不同的FCC镍双晶，每个受到四个不同的应变状态，以诱导入射位错GB相互作用的132个独特的配置。由此产生的模拟进行分析，以确定的相互作用，影响通过GB的位错传输的可能性，以更好地通知多晶体内的位错运动的介观模型的属性。它被发现的能力来预测的滑移系统的传输位错使用常见的几何准则被确认。此外，机器学习过程的实施揭示了几何属性，如最小潜在的剩余伯格斯矢量（RBV）和两个晶粒之间的取向差，是更强的指标是否位错将传输比其他属性，如解决的剪切应力。
2019-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Mobility of <c+a> dislocations in zirconium
六方密排锆的塑性主要由1/3 Burgers矢量位错滑移控制<1-210>。由于这些位错不能适应[0001]方向的变形，因此必须激活<c+a>位错（即具有1/3 Burgers矢量的位错）的孪生或滑移<1-213>。我们在透射电子显微镜上进行了原位应变实验，研究了室温下纯锆和Zr-4合金中<c+a>位错的滑移。这些实验表明，<c+a>位错只在一级锥体平面中滑动，并激活了交叉滑移。当<c+a>位错的取向对应于由其滑移面与基面的相交所限定的方向时，强得多的晶格摩擦对抗<c+a>位错的滑移<a>。这导致长位错变直，<a>沿其粘性地或急动地滑动。该<a>方向支配具有其他取向的段的运动，其形状仅由线张力的最小化驱动。本文还讨论了溶质原子引起的摩擦。
2020-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Mechanistic Transition from Screw to Edge Dislocation Glide Enhances High-Temperature Strength in Refractory Complex Concentrated Alloys
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；University of Tennessee, Knoxville（田纳西诺克斯维尔分校）
本研究结合多类表征与模拟方法，揭示Nb-Ta-Ti-V难熔复杂浓缩合金中V含量升高引发位错滑移机制转变、进而提升高温强度的内在机理。
2025-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Deformation of micrometer and mm-sized Fe2.4wt.%Si single- and bi-crystals with a high angle grain boundary at room temperature
体心立方（BCC）金属中的塑性，包括晶界处的位错相互作用，比面心立方（FCC）金属中的塑性少得多。在低温下，由于Peierls势垒对位错运动的额外阻力变得重要，这增加了塑性的复杂性。铁硅钢是一种有趣的模型BCC材料，因为特定取向晶粒和特定晶界处的位错结构的演变不仅对变形行为而且对磁性能具有深远的影响，这在其作为电工钢的最终应用中是重要的。在这项研究中，两个不同的取向的微柱（1，2，4微米直径）和大柱（2500微米）和它们相应的双晶体压缩实验后，强度和位错结构的尺寸的效果进行了分析。使用不同的实验方法，如滑移轨迹分析，平面倾斜分析和横截面EBSD，我们表明，直接滑移传输发生，和不同的滑移系统是活跃的双晶体相比，他们的单晶同行。然而，尽管直接传输和一个非常高的传输系数，位错堆积在晶界处也观察到在变形的早期阶段。此外，尺寸缩放的效果与柱尺寸在单晶和双晶体中的晶粒尺寸被发现，这是一致的FCC金属在其他地方的调查。
2020-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Impact of dislocation densities on the microscale strength of single-crystal strontium titanate
本文通过调控单晶SrTiO3位错密度并结合微柱压缩与透射电镜，揭示了位错密度对室温微尺度脆性-塑性转变及屈服强度非单调变化的影响，为位错基陶瓷器件设计提供指导。
2025-04-05 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
Interfacial strain relief by periodic dislocation doublets emerging from rotationally related orientation relationships of Y4Zr3O12 dispersions in ferrite matrix
通过透射电子显微镜、图像模拟和晶体学模型，利用分散在体心立方Fe基体中的Y 4 Zr 3 O 12纳米析出相，研究了三方晶/体心立方取向关系及其发生的可能性.两个由旋转相关的方向关系：[1-20]||[111]（21-2）||（-110）和[1-20]||[111]与（00-3）||（-110），并且对于两个OR，在（110）中的应变界面处识别错配位错偶极子的周期性阵列。结合极射投影，进一步推导出Y_4Zr_3O_（12）/bcc体系中18个能量上可行的OR，其中包括本研究中的两个优势OR和文献中的其他OR。产生具有最少数量的位错偶极子的界面的取向关系是最常见的。
2021-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation density distribution at slip band-grain boundary intersections
本文利用微分孔径X射线劳厄微衍射（DAXM）研究了钛合金晶界滑移转移的机制。这款3D表征工具能够测量全（9分量）Nye晶格曲率张量并计算几何必要位错（GND）的密度。我们观察到在晶界处的位错堆积，因为相邻的晶粒阻止了位错传输的容易通过。这种不相容性的结果在局部微塑性内的滑移晶粒，附近的滑移面相交的晶界，我们观察到乐队的GNDs躺在晶界附近。我们观察到，GNDs的分布可以显着影响的晶界壁架，作为二次位错源的形成。这一观察结果突出了多晶变形的非连续性质，并帮助我们理解晶界特性的高阶复杂性。
2019-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Interactions between basal dislocations and $β_1'$ precipitates in Mg-4Zn alloy: mechanisms and strengthening
位错/沉淀相互作用的机制，以及临界分解剪切应力被确定为温度的函数，在Mg-4 wt. % Zn合金的微柱压缩试验。发现当横截面为$>$ 3 x 3 $μ$ m $^2$时，机械性能与微柱尺寸无关。透射电子显微镜显示，变形涉及沉淀物周围的位错弯曲和沉淀物剪切的混合物。初始屈服强度与Orowan模型对沉淀物周围位错弯曲的预测是相容的。然而，沉淀物剪切占主导地位之后，导致形成滑移带，其中的棒状沉淀物转化为球状颗粒，限制了应变硬化。析出物剪切的重要性随温度增加而增加，并且是合金的机械性能从23 ℃降低到100 ℃的原因。
2020-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Single-dislocation phonons: atomic-scale measurement and their thermal properties
本文利用单色化电子能量损失谱在原子尺度测量Si/Ge界面单根位错的局域声子，揭示其引起声子红移并影响界面热导，为缺陷工程调控热输运提供见解。
2025-06-20 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
Long-range ordering of III-V semiconductor nanostructures by shallowly buried dislocation networks
我们占III-V族纳米结构的横向排序产生的GaAs/InAs/InGaAs/GaAs序列生长在GaAs上的金属有机气相外延在两个不同的温度。对于这两种样品，有序诱导的应力场的周期性位错网络（DN）浅埋和平行于表面。该DN是在薄GaAs层（在其上进行生长）和通过晶片键合连接在一起的GaAs衬底之间形成的晶界（GB），以适应这两个晶体之间的倾斜和扭曲;这两种取向差都以受控的方式施加。这个GB是由一个一维网络的混合位错和一个一维网络的螺旋位错。对于这两种样品，透射电子显微镜（TEM）和原子力显微镜观察到的纳米结构是由TEM观察到的DN排列的，因为它们与DN的细胞具有相同的尺寸和取向。
2004-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Grain boundary effect on nanoindentation: A multiscale discrete dislocation dynamics model
纳米压痕是一种利用低载荷和小压痕深度在小尺度上研究材料力学性能的简便方法。然而，晶界（GB）对纳米压痕响应的影响仍然不清楚，需要通过详细调查在纳米压痕过程中位错和GB之间的相互作用进行研究。在目前的工作中，我们采用了三维多尺度建模框架，耦合三维离散位错动力学（DDD）与有限元方法（FEM）研究GB对铝双晶纳米压痕行为的影响。位错和GB之间的相互作用的物理模型在一个可穿透GB，其中堆积的位错可以穿透GB和位错碎片在GB可以发射到晶粒中的全位错。在模拟中，我们证实了两个实验观察到的现象，即，弹出事件和压痕硬度的依赖性从GB的距离。观察到两个pop-in事件，其中初始pop-in事件与位错的激活和增殖有关，而GB pop-in事件则是位错通过GB传输的结果。通过改变压头与GB之间的距离，模拟表明，压痕硬度随着GB-压头距离的减小而增加。一个定量模型已制定的压痕硬度压痕深度和GB压头距离的依赖关系，由堆积的几何必要的位错在塑性区中产生的背应力和附加的约束所施加的GB上的塑性区的大小。
2019-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic simulations of the interaction of basal dislocations with MgZn$_2$ precipitates in Mg alloys
采用新的原子间相互作用势，对Mg边基面位错与棒状$β_1'$ -MgZn $_2$沉淀相的相互作用进行了原子模拟研究。原子模型的建立考虑到了基体和沉淀物之间的取向关系的实验信息，以确保最小的能量界面。发现位错最初通过形成穿透沉淀物的奥罗万环而克服沉淀物。在几个Orowan环堆积后，最终剪切沉淀物。剪切沉淀物所需的环的数量随着沉淀物横截面的减小和温度的升高而减小，但与沉淀物间距无关。结晶剪切没有发生沿定义明确的晶面，但它是由沉淀物中的弹性能的积累，最终导致形成的非晶层下方和上方的滑移面的基底位错触发。通过这种机制在沉淀物中诱导的扭结与透射电子显微镜观察结果非常一致。
2020-05-09 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
Grain boundary strengthening of FCC polycrystals
采用计算均匀化方法分析了晶粒尺寸对面心立方多晶流动强度的影响。在有限应变塑性的背景下，每个晶粒的机械行为由基于位错的晶体塑性模型决定，并考虑到在晶界处形成堆积。所有的模型参数具有明确的物理意义，并确定了不同的FCC金属位错动力学模拟或实验。结果表明，晶粒尺寸对面心立方多晶体流动强度的影响主要取决于位错平均自由程与体相位错密度之间的相似系数$K$。最后，通过与Ni、Al、Cu和Ag的晶粒尺寸对流动强度的影响的实验结果的比较，验证了建模方法。
2019-01-30 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
Localization of Yttrium Segregation within YSZ Grain Boundary Dislocation Cores
多晶电解质中晶界处的离子导电性阻塞是为了改善固态燃料电池和电池的性能而需要克服的主要障碍之一。为此目的，利用离子导电材料如氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）中晶界的物理性质下降到原子尺度成为非常重要的任务。在这里，我们提出了一个单一的晶界在9摩尔%的氧化钇含量YSZ双晶体的结构和成分分析的像差校正扫描透射电子显微镜。我们的研究结合了应变和成分原子分辨率分析与密度泛函理论计算，以找到一个优先偏析钇在晶界位错核心的膨胀原子网站。这些结果解决了一个关键的一步，了解到原子尺度的晶界的物理性质。
2019-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Ultrasound as a probe of dislocation density in aluminum
位错是晶体材料塑性行为的核心，但众所周知，对其单一或集体性质进行定量、非侵入性测量是非常困难的。位错密度是决定位错迁移率、强度和延展性的关键变量。一方面，可以用透射电子显微镜详细探测单个位错。另一方面，它们的集体性质必须进行数值模拟。在这里，我们表明，超声技术可以用来测量位错密度。这一发展依赖于理论-Granato-Lücke理论的推广，用于弹性波与位错的相互作用-和共振超声光谱（RUS）测量。所选材料为铝，通过退火和冷轧工艺诱导不同的位错含量。与RUS获得的位错密度相比，从X射线衍射推断，使用修改后的Williamson-Hall方法。
2012-07-11 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Dislocation Slip or Phase Transformation Lead to Room-Temperature Plasticity in Diamond: Comment on Plastic Deformation of Single-Crystal Diamond Nanopillars
尽管几十年来对金刚石的机械性能进行了广泛的研究，但由于室温下的变形能力差，因此在塑性形变机制方面仍有许多问题需要了解。在新材料最近的一项工作中，<001>基于扫描电子显微镜内未恢复变形的观察，声称室温塑性发生在取向的单晶金刚石纳米柱中。通过分子动力学模拟，提出塑性形变是由从sp3碳相到O 8-碳相的相变介导的。通过比较，我们的原位透射电子显微镜研究表明，室温下的塑性可以通过位错滑移在两个<100>和<111>取向的金刚石纳米柱。脆性到韧性的转变高度依赖于应力状态。我们注意到，表面结构可能在变形机制中起着重要的作用，因为纳米级金刚石的初始塑性总是发生在表面区域。
2020-02-04 cond-mat.mtrl-sci
The origin of jerky dislocation motion in high-entropy alloys
单相集中随机合金（包括高熵合金（HEAs））中的位错在滑移期间反复遇到钉扎，导致急动位错运动。虽然溶质-位错相互作用在常规合金中是很好理解的，但在集中的随机合金中单个钉扎点的起源是一个有争议的问题。在这项工作中，我们调查的位错钉扎在CoCrFeMnNi HEA的起源。原位透射电子显微镜研究揭示了波浪形位错线和锯齿状滑移运动下的外部负载，即使没有偏析或集群周围的肖克利部分位错发现。原子模拟再现了急动的位错运动，并将重复的钉扎与佩尔斯摩擦中的局部波动联系起来。我们证明了高的局部佩尔斯摩擦的密度是成比例的位错滑移和位错的流动性所需的临界应力。
2022-08-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Domain structures and superdislocations of La0.7Ca0.3MnO3 thin films grown on SrTiO3 substrates
利用布拉格衬度衍射和高分辨透射电子显微镜研究了脉冲激光沉积法在SrTiO 3衬底上生长的La 0. 7 Ca 0. 3 MnO 3外延薄膜中的畴结构和位错。结果表明，薄膜中含有体材料中常见的1/2[100]o和1/2[10-1]o型部分穿线位错、90度和120度孪晶畴界以及1/2[010]o和1/2[111]o两种反相畴界。此外，还发现了两种超位错，一种由两个1/2[111]o位错和一个1/2[111]o反相界组成，另一种由两个1/2[010]o位错和一个1/2[010]o反相界组成。这些超级位错，域边界，以及它们之间的关系进行了广泛的探讨。
2006-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Characteristics of $\langle a \rangle$ Screw Dislocations Basal Slip in Titanium
本文通过MD模拟和NEB计算研究了纯钛中$\langle a \rangle$螺位错的基面滑移机制，揭示了低应力下扭折直接在基面形核，并指出该机制与锥面到柱面交滑移的热激活有关。
2023-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Quantitative strain-field measurement of 1:1 B-site cation ordered domains and antiphase boundaries in Pb(Sc1/2Ta1/2)O3 ceramics by high-resolution transmission electron microscopy
用高分辨透射电子显微镜和几何相分析对高度有序的Pb（Sc_（1/2）Ta_（1/2））O_3陶瓷中的1：1 B位阳离子有序畴、反相界和位错进行了定量应变测量。通过反相边界确定了两个相邻有序畴之间PI的相移。位错引起的最大面内应变和晶格旋转分别为9.5%和5.4度。在无缺陷的反相界中，最大面内应变和晶格旋转分别为1.8%和0.9度。应变主要集中在反相界面内。
2009-02-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Dislocation-ledge coupling governs semicoherent precipitate growth
Tsinghua University（清华大学）；The University of Osaka（大阪大学）；McGill University（麦吉尔大学）；Université de Toulouse（图卢兹大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）
研究揭示半相干析出相生长的动能缺陷过程，通过位错-ledge耦合机制解释其各向异性动力学及形态选择。
2026-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Topological Aspects of Charge-Carrier Transmission across Grain Boundaries in Graphene
我们系统地研究了载流子在多晶石墨烯中的晶界缺陷的传输通过紧束缚近似下的Landauer-Büttiker形式主义。计算结果表明，在低能量下，当Burger矢量${\mathbf b}=(1,0)$最小时，位错密度降低，透射率受到很强的抑制。所观察到的运输异常解释的角度来看，由于本地化状态的拓扑起源的背散射。这些状态与规范场有关，这些规范场与具有$n-m \neq 3q$（$q \in \mathbb{Z}$）的${\mathbf b}=(n,m)$的所有位错有关。我们的工作确定了一个重要来源的载流子散射所造成的拓扑缺陷存在于大面积石墨烯样品化学气相沉积。
2013-07-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Preferred corrosion pathways for oxygen in Al2Ca-twin boundaries and dislocations
随着对氧沿剩余晶体缺陷扩散的持续讨论，由于其快速且钝化的氧化物形成，很难研究含Al金属间化合物材料中的这种现象。我们在这里报告的观察增强沿晶体缺陷，即位错和孪晶界，在C15 Al 2 Ca Laves相和氧的存在下如何诱导这些缺陷的结构变化。三个主要阶段进行了鉴定和结构特征的像差校正，原子分辨率扫描透射电子显微镜，分析能量色散X射线光谱和电子能量损失谱。与C15体相不同，孪晶界和位错转变为几个纳米宽的非晶相，其贫Al和Ca但高度富集氧。位错甚至表现出非晶相与简单的富Al的Al fcc相共存。该A1相仅消耗Ca，而不消耗Al（Al保持体浓度），并且还富含氧。富Al的A1相与C15基体共格。电子能量损失谱显示非晶相为Al2O3.因此，我们表明，作为第一个研究之一，沿晶体缺陷，特别是也在孪晶界的氧扩散，可以诱导沿自身形成的非晶氧化物。当材料在高温下塑性形变过程中暴露于空气中时，必须考虑应变缺陷处氧致转变的识别。
2022-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Grain Boundary Phase Transitions Enable Diffusionless Climb of Disconnections
University of Illinois（伊利诺伊大学）；University of Miami（迈阿密大学）
该研究通过双晶几何学与分子动力学模拟，发现铝中晶界相变可实现位错的无扩散保守攀移，建立了晶格位错与晶界演化的直接耦合，揭示了新型位错攀移机制。
2026-08-28 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
Direct evidence and atomic-scale mechanisms of reduced dislocation mobility in an inorganic semiconductor under illumination
University of Toronto（多伦多大学）；Iowa State University（爱荷华州立大学）；Peking University（北京大学）
本研究通过实验和模拟揭示了光照射下无机半导体中位错运动减缓的原子机制，为调控半导体机械性能提供了新思路。
2026-02-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
$α$-Al$_2$O$_3$ sapphire and rubies deformed by dual basal slip at intermediate temperatures (900C-1300$^\circ$C) -- II. dissociation and stacking faults
本研究通过TEM观察蓝宝石和红宝石在中温压缩变形后的位错结构，揭示了层错偶极子的滑移形成机制，并解释了30° Peierls谷取向，发现铬对层错能影响较小。
2024-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Interstitial-mediated dislocation climb and the weakening of particle-reinforced alloys under irradiation
位错可以通过吸收（或发射）点缺陷（空位和自填隙原子（SIAs））爬出其滑移面。与保守的滑翔运动相反，爬升依赖于点缺陷的热扩散，因此在更长的时间尺度上运行，导致某些形式的蠕变。虽然平衡点缺陷浓度允许位错爬升以减轻非滑移应力，但点缺陷过饱和也会导致渗透力，即使在没有外部应力的情况下也会驱动位错运动。自填隙原子通常具有比空位高得多的形成能，因此它们对爬升的贡献通常被忽略。然而，在辐照条件下，这两种类型的缺陷以相等的数量非热地产生。在这封信中，我们使用简单的热力学参数来表明，在辐照材料中的贡献不可忽略，并且它们对位错引起的渗透力比空位引起的渗透力大许多个数量级。这就解释了为什么{ \it in situ}透射电子显微镜辐照观察到的棱柱形位错环更多的是间隙型而不是空位型。使用离散位错动力学模拟，我们调查的影响，位错障碍物的相互作用，并发现在许多数量级的脱钉时间减少。这对辐照下颗粒增强合金的强度具有重要影响。
2018-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
