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
Minimum energy path for the nucleation of misfit dislocations in Ge/Si(001) heteroepitaxy
通过原子尺度的计算，确定了Ge/Si（001）界面上90°错配位错通过均匀形核形成的可能机制，其中用轻推弹性带方法找到了连接共格外延态和90°错配位错终态的最小能量路径.初始路径是在一个包含75000个原子的模型系统中使用排斥偏置激活过程产生的。沿路径的能量表现出两个能量极大值。第一个最大值出现在60°位错形核时。中间最小值对应于扩展的60°位错。随后的能量最大值发生在第二个60°位错在互补的镜像滑移平面中成核时，同时从表面和第一个60°位错开始。第二个位错的形核激活能比第一个低30%，表明第二个60°位错的形成是由第一个位错的存在所促进的。模拟代表了一个步骤，以解开90°位错的形成机制，在Si（100）表面上的应变释放Ge覆盖层的生长过程的设计中的一个重要问题，更一般地说明了一种方法，可以用来深入了解在固体中扩展的缺陷的复杂的成核路径的机制。
2016-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Coupled electromigration-nanoindentation study on dislocation nucleation in SrTiO3
本研究耦合电迁移与纳米压痕实验及分子动力学模拟，揭示缺陷化学（尤其氧空位）对SrTiO3位错形核剪切应力的调控机制。
2025-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous entropy-driven kinetics of dislocation nucleation
本文通过大规模分子动力学模拟揭示自由表面位错形核的反常熵驱动动力学，并用变分过渡态理论结合高效振动熵估算方法进行定量解释，强调变分处理对捕捉位错反应动力学的重要性。
2024-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and dynamics of dislocations in mismatched heterostructures
本文通过计算机模拟研究了具有晶格失配界面的异质结构系统，即具有内部应变的系统中的位错形核和位错动力学。特别地，我们研究了成核阈值对晶体基本参数的依赖性，例如失配量和系统温度。这些研究已经进行了使用模拟代码与图形用户界面在我们的实验室开发。该在线模拟系统产生三维分子动力学模型的实时交互式可视化。此外，它检测位错的存在，并通过基于势能映射的算法跟踪它们。
2018-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Solute effects on interfacial dislocation emission in nanomaterials: nucleation site competition and neutralization
界面形核是纳米晶材料塑性形变过程中位错产生的主要过程。旨在稳定纳米晶体金属以防止晶粒生长的溶质添加剂可能会偏析到晶界和三重结，在那里它们会影响位错发射的过程。在这封信中，我们证明了在含有竞争溶质偏析位点和位错源的纳米晶体材料中添加溶质的效果可以是非常复杂的，由于在不同界面处的偏析速率不同。此外，在大浓度下，当溶质在晶界或三重结附近形成团簇时，这些团簇与基体之间的界面可以引入新的位错发射源，其可以在较低的施加应力下被激活。因此，强度最大值可以在一定的溶质浓度下发生：添加超过该最佳溶质浓度的溶质可以降低材料的强度。
2017-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Equilibrium shape and dislocation nucleation in strained epitaxial nanoislands
本文采用二维原子模型，利用简单的原子间对势，数值研究了小应变外延岛的平衡形状、形状转变和位错成核。我们首先绘制出平衡岛形状的相图作为岛的大小（N = 105个原子）和晶格失配与基板的函数，并表明，纳米级的岛屿有四个通用的平衡形状，与弹性连续理论的预测相反。对于增加基板吸附的吸引力，我们发现岛屿上形成一个有限的润湿层上观察到的Stranski-Krastanow增长。我们还研究了不同形状的岛屿之间的过渡和位错成核在最初的相干岛屿的能量障碍和过渡路径。特别是，我们发现，位错成核自发地在边缘的吸附物-衬底界面以上的临界尺寸或晶格失配。
2005-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation of Al Nanocrystals in Solute-Substituted Al Metallic Glasses I: Structural characterization
高Al含量金属玻璃中的一次晶化是由内部结构类似于面心立方Al的纳米尺度区域驱动的。通过比较涨落电子显微镜（FEM）数据和FEM模拟的面心立方Al团簇在致密随机堆积基质中的分布，提取Al 88 Y 7 Fe 5基础玻璃和Al含量为1 at.%的玻璃中有序区域的直径和体积分数Cu替代Y或Al。纳米晶体的尺寸和密度作为等温退火时间的函数，对于相同的合金进行测量。在等温退火条件下，晶相的体积分数增加，相变不是单纯的晶粒粗化，而是晶相的体积分数低于淬火态样品中有序区的体积分数，因此并非所有有序区都起到晶核的作用。合金化有序区域的直径和体积分数的变化与结晶温度、成核速率和结晶密度的变化相关。没有观察到相分离的证据，相似组成的分子动力学淬火结构模型的FEM模拟没有显示实验中观察到的特征。
2023-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation nucleation in shocked fcc solids: effects of temperature and preexisting voids
本文用分子动力学模拟方法研究了面心立方Lennard-Jones固体模型Ar在冲击波作用下位错形核的定量行为。在理想晶体中，发现Hugoniot弹性限度（HEL）是温度的线性递减函数：从接近零度到熔化温度。在有缺陷的晶体与空隙，位错被发现成核的空隙表面上。当空穴半径为3.4纳米时，HEL也急剧下降到完美晶体的15%。随着空穴半径的增大，HEL的下降幅度增大，但HEL对温度的变化不敏感。
2005-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical study of dislocation nucleation from simple surface defects in semiconductors
大规模的原子计算，使用模拟半导体的经验势，已被执行的应力系统与线性表面缺陷，如步骤。虽然具有表面缺陷的系统的弹性限度仍然接近理论强度，但结果表明，这些缺陷削弱了原子结构，初始化了塑性形变，特别是位错。位错形核的性质可以通过考虑与外加应力方向相关的切应力和Peierls应力来预测。在低温下，只观察到滑移集平面内的滑移事件。然后，它们逐渐消失，并在高于900 K的温度下被非晶化/熔化区所取代。
2007-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Damage nucleation from repeated dislocation absorption at a grain boundary
用分子动力学模拟了位错在晶界反复吸收的损伤形核过程。在晶粒边界位错交叉点，原子洗牌事件决定了如何容纳由进入的位错所带来的自由体积。这个过程反过来又决定了裂纹成核机制，以及临界应变和破裂前可以吸收的位错数量。较低的应变速率促进早期裂纹成核和损伤成核模式，其中开裂之前的位错发射。这里提出的模拟方法也可用于探测其他类型的边界，虽然需要多个等效的初始配置来量化给定晶界的抗损伤性。
2014-07-05 cond-mat.mes-hall 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
Critical Strain for Surface Nucleation of Dislocations in Silicon
关于硅锗系统中位错表面成核所需的临界应变，实验和原子模型之间存在着长期的分歧。虽然在失配应变小于4%的异质外延薄膜中容易观察到位错成核，但现有的原子模型预测需要超过7.8%的临界应变来克服位错成核的动力学势垒。使用零温能垒计算和有限温度分子动力学模拟，我们表明，三维表面功能，如急剧弯曲的步骤，可以降低预测的临界成核应变的洗牌设置位错到6.4%，洗牌滑移位错复合物到5.3%。使用Stillinger-Weber（SW）和改进的嵌入原子方法（MEAM）的潜力，获得一致的结果，提供支持的物理相关性的洗牌滑移位错复合体，这是以前被认为是一个工件的SW潜力。
2018-06-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Metastable Phase Diagram and Precipitation Kinetics of Magnetic Nanocrystals in FINEMET Alloys
多年来的研究表明，在FINEMET（Fe-Si-Nb-B-Cu）合金中形成Fe $_3$ Si相导致优异的软磁性能。在这项工作中，我们使用的CALPHAD方法来获得Fe-Si相图，以确定组成-温度域的Fe $_3$ Si相可以稳定。此后，我们已经开发了一个沉淀模型，能够模拟通过Langer-Schwartz理论的Fe $_3$ Si纳米晶的成核和生长。为了获得最佳的磁性能，先前的工作表明，需要沉淀直径为10-15 nm且结晶体积分数为约70%的Fe $_3$ Si纳米晶体。基于我们的参数化模型，我们模拟了Fe $_{72.89}$ Si $_{16.21}$ B $_{6.90}$ Nb $_{3}$ Cu $_{1}$（以原子\%计的组成）等温退火的Fe $_3$ Si纳米晶的成核和生长。在数值实验中，合金在490至550 \degree C的一系列温度下退火两小时，以研究保温时间对Fe $_3$ Si纳米晶体的平均半径、体积分数、尺寸分布、成核速率、数密度和生长驱动力的影响。随着退火温度的升高，Fe $_3$ Si纳米晶的平均半径增大，体积分数减小。我们还研究了组成变化对Fe $_3$ Si纳米晶成核和生长的影响。随着Fe含量的降低，可以在一小时的保持时间内实现所需的平均半径和体积分数。这里提出的CALPHAD方法可以为大多数FINEMET系统提供纳米晶形态的有效探索，对于需要…
2018-02-19 cond-mat.mtrl-sci
On the role of long range internal stresses on grain nucleation during discontinuous recrystallization
长程弹性相互作用在再结晶中的重要作用是使用一个简单的分析模型证明：堆积重排后吸收领先的位错由无位错胚胎提供了一个额外的驱动力，导致成核临界半径和鞍点能量急剧下降。一个非常尖锐的过渡证明，在鞍点完全消失，成核成为自发的。这种转变发生在对应于几何上必要的位错的临界密度和临界应变两者的明确定义的临界应力下，而不调用任何临界核尺寸，所述临界核尺寸可以借助于一些位错微观结构不稳定性而达到。本模型在此以多晶冰为例进行说明，但也可应用于其他具有显著塑性各向异性的晶体材料，例如锆合金。
2010-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Energetics and atomic mechanisms of dislocation nucleation in strained epitaxial layers
本文在二维原子模型中数值研究了具有晶格失配的衬底上应变外延层的失配位错成核和应力弛豫的能量学和原子机制。利用Lennard-Jones型原子间相互作用势和系统的鞍点及跃迁路径搜索方法，研究了不同跃迁路径下从相干态到非相干态的弛豫过程.该方法是基于排斥势最小化和轻推弹性带方法的组合。对于含有单个错配位错的末态，得到了不同错配和原子间相互作用势下的最小能量路径和相应的激活势垒。我们发现，能量势垒强烈降低失配。与连续弹性理论相反，观察到强拉压不对称性。这种不对称性可以理解为对势的排斥分支和吸引分支之间的不对称性的表现，并且发现它敏感地依赖于势的形式。
2003-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation nucleation in the phase field crystal model
本文利用相场晶体模型研究了二维刃型位错在外加应力场作用下的形核问题。位错偶极子形核下施加的应力，符合伯格斯矢量守恒。相场正确地解释了成核前的弹性储能，以及成核过程中的耗散弛豫。我们表明，晶格不相容性场是一个敏感的诊断的成核事件的位置，和伯格斯矢量和滑移方向的位错，将成核阈值以上。相场能量的直接计算准确地与成核事件相关，如由晶格不相容性场发出的信号。我们表明，一个施密特样的标准关于解决应力在成核网站正确预测的临界成核应力。最后，我们提出了一个三维，体心立方晶格的初步结果。相场允许直接计算位错线和环的晶格不相容张量。
2020-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Ag and Zr solutes on dislocation emission from the Σ11(332)[110] symmetric tilt grain boundary in fcc Cu
溶质的添加通常用于稳定纳米晶体材料以防止晶粒生长。然而，这些溶质在晶界处偏聚，也影响在外加应力下从晶界处的位错成核的过程。使用原子模拟，我们证明了溶质对位错成核的影响强烈地依赖于溶质在晶界处的分布，这可以根据溶质类型而显着变化。特别是，我们的研究结果表明，具有较小的尺寸失配的溶质可以更有效地抑制位错发射从晶界。考虑到位错滑移源于晶界或其三重连接点是塑性形变的主要机制时，晶粒尺寸减小到纳米级，我们强调的重要性，寻找最佳的溶质添加剂，这将稳定的纳米晶材料对晶粒生长，并在同一时间，有效地抑制从晶界的位错成核。
2017-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Deterministic nucleation of nanocrystal superlattices on 2D perovskites for light-funneling heterostructures
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工学院）；University of Notre Dame（圣母大学）；Lund University（隆德大学）
本文提出在二维钙钛矿微晶上确定性生长纳米晶体超晶格，以构建高效的光收集异质结构，通过调控激发强度实现线性和非线性载流子重组切换。
2026-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Long-time behavior of the $ω\to α$ transition in shocked Zirconium: Interplay of nucleation and plastic deformation
我们研究的热激活，缓慢转换的滞后保留的$ω$相到稳定的$α$相在恢复样品的冲击锆。的$ω$相衰减的时间遵循代数定律，不同于一阶转变的成核生长框架的预测，和剩余体积分数的阶段和位错密度相关的幂律。我们提出了一个解释的退火机制，通过耦合动力学的位错和相变。我们发现，长时间的行为是由位错的相互作用，剪切波动，和残余相的体积分数，导致代数衰减的时间控制。对于后期的时间，热激活量，如位错迁移率和成核率设置的时间尺度和控制的代数行为，分别。在足够高的温度下，这种行为实际上与标准Avrami动力学没有区别。
2015-10-02 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
Nucleation of twinning dislocation loops in fcc metals
面心立方金属中的形变孪晶在其形变机制图中占有不可或缺的位置，它只在特定的材料特性、微观结构和载荷条件下才发生。然而，专门的研究很少进行，以探讨介导这一过程的孪晶位错的基本属性。在这里，我们采用原子计算和连续模拟相结合的方法来研究面心立方晶体结构金属中孪晶位错环的成核。除了传统的层-层孪晶形核模型外，本文还研究了新提出的交替剪切机制，确定了孪晶环形核的能垒和剪切应力。我们发现后一种机制的形核应力小于前一种机制。该研究还强调了临界回路尺寸和分数Burgers矢量与施加的剪切载荷的非均匀变化。
2020-10-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
On the origin and universality of dislocation creation and void nucleation in FCC ductile metals
通过分子动力学模拟和理论分析，阐明了面心立方（FCC）韧性金属单轴拉伸过程中位错产生和空洞形核的起源。结果表明，位错的产生经历了三个不同的阶段：（i）热涨落随机激活扁平八面体结构（FOSs），（ii）FOSs在密排面上自组织堆积形成双层缺陷团，（iii）FOSs在密排面上自组织堆积形成双层缺陷团，（iv）FOSs在密排面上自组织堆积形成双层缺陷团。（iii）被肖克莱部分位错包围的堆垛层错是由双位错产生的，层缺陷簇由于内部原子的相对滑移。而空洞的形核过程可以分为两个阶段：（i）首先由不同层错交叉形成空位串;（ii）然后空位串通过发射位错转变为空洞。我们表明，我们的研究结果的位错产生和空洞成核的起源是普遍的各种FCC韧性金属低堆垛层错能。
2013-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface Orientation Strengthening in Metallic Nanowires
由于纳米线具有大的自由表面和强的各向异性，其力学性能与体材料不同。在本文中，NW的强度依赖于其表面取向的强烈揭示，并已确定两种模式的位错形核：角形核和表面形核。表面形核的激活能和激活体积远大于拐角形核的激活能和激活体积。第一位错的形核方式不同，是由于第一位错的侧面与{111}型滑移面相交而引起的。
2016-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Multi-step nucleation of nanocrystals in aqueous solution
溶液中固体的成核和生长影响许多自然过程，是材料工程和医学应用的基础。对于晶体固体，核是有序原子的纳米级簇，其形成机制仍然知之甚少。这些机制对所得晶体的形态和成核速率具有重要影响，但尚不清楚核是在单个步骤中还是通过多个步骤从溶液中自发形成。使用原位电子显微镜，我们观察和量化金和银纳米晶体如何从过饱和的金和银的水溶液中成核在三个不同的步骤：（I）旋节分解成溶质丰富和溶质贫乏的液相，（II）成核的无定形金纳米团簇内的富金液相，然后（III）这些无定形团簇的结晶。我们对金成核的从头计算表明，这些步骤可能与强的金-金原子耦合和水介导的亚稳态金络合物有关。了解晶核形成的中间步骤对晶体和非晶体材料的形成和生长具有重要意义。
2016-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Second-phase nucleation on an edge dislocation
本文提出了一种在晶体中位错处或位错周围第二相成核的模型。该模型采用Ginzburg-Landau的相变理论，在Landau自由能中包含序参量中的六次项。本文导出了线性化的与时间无关的Ginzburg-Landau方程的基态解，并由此描述了序参量的空间变化。此外，一个通用的相图表示三临界行为附近和远离位错描绘。讨论了经典成核理论与Ginzburg-Landau方法之间的关系，认为核的临界形成能与Landau势能的最大值有关。一个数值例子说明了该模型的应用程序的情况下，锆合金中的结晶形核。
2011-08-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Minimum energy paths for dislocation nucleation in strained epitaxial layers
本文在二维原子模型中数值研究了具有晶格失配的应变外延层中位错成核的最小能量路径和能垒。采用基于排斥势最小化和轻推弹性带方法相结合的鞍点搜索方法，确定了不同过渡路径下从相干态到非相干态的应力松弛过程。最小的能量势垒导致一个单一的失配位错成核的最终状态的确定。观察到强的拉伸-压缩不对称性。这种不对称性可以理解为拉伸应变和压缩应变的性质不同的过渡路径。
2002-05-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Nucleation of dislocations and their dynamics in layered oxides cathode materials during battery charging
晶体固体中的缺陷及其相互作用通常是材料性能和功能的基础，因为它们对稳定性具有决定性作用，导致增强的扩散，并充当空位的储存器。最近，富锂层状氧化物已成为下一代储能阴极材料的主要候选者之一，其容量超过商业使用的化合物50%。氧-氧化还原反应被认为是造成过剩容量的原因，然而，电压衰减阻碍了这些新材料的商业化。尽管有广泛的研究，但对氧氧化还原反应和电压衰减的基础机制的理解仍然不完整。在这里，使用操作三维布拉格相干衍射成像，我们直接观察富锂层状氧化物材料的纳米颗粒中的移动位错网络的成核。令人惊讶的是，我们发现，与常规层状氧化物材料相比，在富锂层状氧化物材料中更容易形成位错，这表明富锂层状氧化物中的缺陷与异常高的容量之间存在联系。部分位错网络的形成显著改变了局部锂环境，并导致电压衰减。基于我们的研究结果，我们设计并演示了一种方法来恢复原来的高电压功能。我们的研究结果表明，在富锂层状氧化物的电压衰减是可逆的，并呼吁新的范例，改善设计的氧氧化还原活性物质。
2017-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Kink nucleation in two-dimensional Frenkel-Kontorova model
在二维Frenkel-Kontorova模型的框架下，对位错上扭结的热涨落成核及其动力学进行了计算机模拟。结果表明，在相对较低的温度和施加的应力的扭结可以出现作为一个结果，发展的不稳定性声子模式定位在附近的位错。从这一机制到普通的热涨落扭折形核随温度升高的转变可以在屈服应力温度依赖性的特点中得到揭示。
2002-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Mechanisms of Diffusional Nucleation of Nanocrystals and Their Self-Assembly into Uniform Colloids
我们综述了我们在纳米尺度和胶体颗粒生长的均匀性控制机制建模方面的研究。前者是通过溶液中的爆发成核而产生的纳米晶体。后者，胶体大小的颗粒，是由纳米晶体的自组装（聚集）形成的。在胶体颗粒合成中，两个动力学过程是耦合的，并且两者都由各自的结构单元（单体）的扩散运输控制。这两个过程的相互关系允许合成窄尺寸分布的胶体分散体，这在许多应用中是重要的。本文首先回顾了通过捕获单体单重态的扩散团簇生长的数学模型。“然后分析溶液中纳米颗粒的突发成核。最后，我们将其耦合到纳米粒子聚集形成胶体的二次过程，我们讨论了粒度分布建模的各个方面，以及所考虑的过程的其他功能。
2008-06-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Deformation Behaviour of Ion-Irradiated FeCr: A Nanoindentation Study
了解结构钢的塑性机制对于下一代聚变反应堆的运行至关重要。元素组成，特别是存在的Cr的量，和辐照可以对铁素体/马氏体钢的机械性能具有单独和协同作用。离子辐照FeCr合金的研究有助于从机理上理解钢的辐照损伤。之前对离子辐照FeCr的研究并未明确区分引发塑性的位错成核与随着塑性的发展它们在材料中的传播。在这项研究中，Fe 3 Cr，Fe 5 Cr，和Fe 10 Cr与20 MeV的Fe $^{3+}$离子在室温下照射到标称剂量为0.01 dpa和0.1 dpa。纳米压痕进行了与Berkovich和球形压头的提示，以研究位错的成核和随后的传播。辐照诱导缺陷的存在降低了位错形核的理论剪应力和势垒。Cr的存在进一步增强了这种效果，由于增加保留的辐照缺陷。然而，与来自预先存在的源（例如Frank-Read源和晶界）的位错成核相比，这种组合效应仍然很小。FeCr的屈服强度随辐照损伤和Cr含量的增加而增加，是位错活动性的一个指标。由于Cr的存在而增加的辐照缺陷的保留也进一步增加了屈服强度。辐照后还观察到加工硬化能力降低。Cr和辐照损伤的协同效应对FeCr中位错的传播比其形核更重要。
2021-07-19 cond-mat.mtrl-sci
A multi-physics model for dislocation driven spontaneous grain nucleation and microstructure evolution in polycrystals
提出统一热力学一致的多物理场模型，融合Cosserat晶体塑性与HMP取向相场，实现位错驱动的自发晶粒形核及晶界迁移模拟。
2025-06-10 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Homogeneous nucleation of dislocations as a pattern formation phenomenon
均质晶体中的位错成核最初表现为线性破缺弹性不稳定性。在没有显式成核中心的情况下，这种不稳定性在整个晶体上同时发展，并且由于长程弹性相互作用的主导，它通过斑图形成作为集体现象进入非线性阶段。在本文中，我们使用一种新的介观张量模型（MTM）的晶体塑性研究的微妙作用，晶体对称性的发展中的位错成核模式加载在一个硬设备中的缺陷自由晶体。该模型是制定在2D中，我们系统地比较晶格与正方形和三角形对称。为了避免传统的塑性机制的流行，我们考虑的加载路径所代表的纯剪切施加在边界上，否则卸载机构。这些加载协议可以被限定为利用“最软”和“最硬”的方向，我们表明，相关的位错模式是惊人的不同。
2022-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Dislocation-point defect interaction on plasticity across the length scale in SrTiO3
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；The University of Osaka（大阪大学）；Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
研究通过跨尺度实验揭示Nb掺杂如何抑制SrTiO3中的位错形核、乘法和运动，发现氧空位促进初始塑性而Sr空位阻碍位错运动。
2026-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Nanocrystalline equiatomic CoCrFeNi alloy thin films: Are they single phase fcc?
四元等原子CoCrFeNi大块合金在文献中被广泛研究。在实验条件下，该合金为单相fcc结构，其物理机械性能与五元等原子CoCrFeMnNi合金相似。大量的研究集中在块体纳米晶高熵合金或成分复杂合金的力学性能及其退火后的微观结构演变。薄膜加工路线为形成纳米晶合金提供了一种极好的替代方案。由于溅射法制备的薄膜具有成核率高、缺陷密度大等特点，其微结构演化的动力学过程往往比体材料中发生的过程要快。在这里，薄膜被用来研究在Si/SiO2和c-蓝宝石衬底上通过磁控共溅射从元素源沉积的纳米晶CoCrFeNi的相演变。与块体合金相比，薄膜的相和微观结构进行了讨论。主要结论是，只要有足够的形核位置，即使在室温下也可以形成第二相。
2021-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Intragranular nucleation of tetrahedral precipitates and discontinuous precipitation in Cu-5wt%Ag
已知在CuAg合金中发生连续和不连续沉淀。用原子探针层析和透射电镜研究了Cu-5%wtAg合金在440 $^\circ$ C时效30 '后富Ag相的析出。观察到连续和不连续形成的沉淀物。位于晶粒内部的沉淀物呈现出两种不同的小平面形状：四面体和片状沉淀物。也证明了在两相之间的界面处存在容纳高失配的位错。基于这些实验观察，我们研究了这些位错对成核势垒的热力学效应，并表明这些奇特的形状是由于界面各向异性。适当数量的错配位错使弹性应力松弛并导致能量有利的沉淀。然而，由于母相和沉淀相之间的大的失配，对于CuAg合金经常报道的不连续沉淀可以是转化过饱和固溶体的较低能量路径。我们认为空位团的存在可能有助于晶内形核，
2020-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Mobility of screw dislocation in BCC tungsten at high temperature in presence of carbon
利用透射电子显微镜（TEM）原位应变实验和从头算研究了高温下钨中螺位错与碳原子的相互作用。当温度高到足以激活碳扩散时，在1373 K以上，碳在螺旋位错的核心中偏析并改变它们的流动性，即使碳浓度低至1 appm。TEM观察揭示了在这些高温下的Peierls机制的再现，螺旋位错通过扭结对的成核和传播粘性滑动。然后用从头计算方法研究了碳原子饱和螺位错的迁移率，以确定扭结对的形成、成核和迁移能。这些能量用于动力学蒙特卡罗模拟和分析模型中，以获得作为温度、施加的应力和位错长度的函数的螺旋位错的速度。所得到的迁移率定律参数从头计算与实验比较。
2021-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric switching at edge dislocations in BaTiO$_3$ modelled at the atomic scale
Interdisciplinary Centre for Advanced Materials Simulation (ICAMS), Ruhr-University Bochum（波鸿鲁尔大学先进材料模拟跨学科中心）；Center for Interface-Dominated High Performance Materials (ZGH), Ruhr-University Bochum（波鸿鲁尔大学界面主导高性能材料中心）；Faculty of Physics and Astronomy, Ruhr-University Bochum（波鸿鲁尔大学物理与天文学系）；Univ. Lille, CNRS, INRAE, Centrale Lille, UMR 8207 - UMET - Unité Matériaux et Transformations（里尔大学、法国国家科学研究中心、法国国家农业食品与环境研究院、里尔中央理工学院、UMR 8207 材料与转化单元）
研究通过原子模拟揭示了BaTiO3中⟨100⟩边缘位错核心在不同电场方向下作为铁电开关成核中心或墙钉的机制，阐明了位错对铁电开关的影响。
2026-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Competing nucleation pathways in nanocrystal formation
本文通过含长程相互作用的机器学习力场、数据驱动局部有序性表征及多温度采样策略，揭示了氧化锌纳米晶体成核路径随过冷程度变化而竞争。
2024-07-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Adatom-induced dislocation annihilation in epitaxial silicene
通过吸附单层硅的一部分，将自发形成的外延硅烯在ZrB $_2$薄膜上的条纹畴结构转变为单畴结构，研究了位错如何在二维蜂窝结构中反应并最终湮灭。原位实时STM监测的域结构的演变后，Si沉积揭示的机制，导致成一个单一的域结构的成核通过逐步反应的部分位错。在形核之后，单畴通过刃位错在其边界处的传播而延伸。无位错硅烯片的这种特定成核-传播形成的识别提供了对如何在二维材料中修复晶体缺陷的见解。
2020-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Predicting the flow stress and dominant yielding mechanisms: analytical models based on discrete dislocation plasticity
位错是晶体材料塑性的载体。它们的集体相互作用行为依赖于应变速率和样品尺寸。在小样本中，成核过程的细节是特别重要的。在目前的工作中，离散位错动力学（DDD）模拟进行调查的主要屈服机制，在单晶铜柱直径范围从100到800 nm。基于我们的模拟与不同的应变速率和样品尺寸，我们观察到的过渡相关的形核机制从“位错增殖”到“表面形核”。建立了两个基于物理的分析模型来定量预测这种转变，与我们的DDD模拟数据和现有的实验数据在不同的应变率下显示出良好的一致性。因此，所提出的分析模型有助于理解不同的物理参数和成核机制之间的相互作用，并且非常适合于估计不同材料特性和给定载荷条件下的材料强度。
2020-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Shock-driven nucleation and self-organization of dislocations in the dynamical Peierls model
本文数值求解动力学 Peierls 方程，揭示冲击应力锋驱动下位错的高速成核、相互反应及塑性波体区/锋区自组织，并给出密度随应力变化的标度律。
2023-08-08 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS physics.comp-ph
Model of nanocrystal formation in solution by burst nucleation and diffusional growth
LaMer及其同事对溶液中的突发成核现象给出了广泛接受的定性解释，在该现象中，一段明显的化学不活动期之后是溶质物种的成核颗粒的突然和爆炸性生长。在这里，我们提出了一个模型的假设瞬时热化低于临界核尺寸和不可逆的扩散增长以上的临界尺寸，这是第一次制定拉默的解释爆裂成核的方式允许定量计算。模型在大的时间的行为，推导出的结果是，平均集群的大小，作为测量的原子数，随时间线性增长，而集群分布的宽度作为时间的平方根增长。我们开发了一个有效的数值方案来整合模型的方程，并比较渐近表达式从数值模拟的结果。最后，我们讨论的物理效应，导致真正的成核过程中的解决方案偏离的行为模型。
2007-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Chemistry of Spinel Ferrite Nanoparticle Nucleation, Crystallization, and Growth
该研究采用原位TS/PDF与PXRD/Rietveld揭示四种尖晶石铁氧体的共同成核路径及依赖金属组成的结晶生长差异。
2024-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation-Driven Nucleation Type Switching Across Repeated Ultrafast Magnetostructural Phase Transition
CEITEC BUT, Brno University of Technology（布尔诺理工大学 CEITEC 中心）；Institute of Physics (IPHYS), Laboratory for Ultrafast Microscopy and Electron Scattering (LUMES), École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院物理研究所超快显微镜与电子散射实验室）；Institute of Physical Engineering, Brno University of Technology（布尔诺理工大学物理工程学院）；Università degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）
本研究通过激光照射调控FeRh薄膜相变路径，发现位错网络影响核化类型从均质到异质转变，并降低相变温度。
2026-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of Grain Boundary Disorder on Yield Strength
最近有报道称，Zr在纳米晶Cu中向晶界（GB）的偏聚可导致无序晶间膜的形成[1，2]。在这项研究中，我们采用原子的计算机模拟来研究如何形成这些薄膜影响位错成核的GB。我们发现晶界结构的完全无序导致位错发射的抑制和屈服应力的显着增加。然而，根据溶质浓度和热处理，也可能发生部分无序，这有助于位错成核而不是抑制它，从而消除强化效应。
2018-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Cluster dynamics modeling of Mn-Ni-Si precipitates in ferritic-martensitic steel under irradiation
Mn-Ni-Si沉淀物（MNSP）是核反应堆用结构合金辐照诱发硬化和脆化的主要原因。研究表明，在9-Cr铁素体-马氏体（F-M）合金，如T91中的MNSP的沉淀，是强烈相关的位错上的异质成核，与辐射诱导的溶质偏析这些汇。因此，重要的是要建立先进的预测模型，在F-M合金在辐照下的Mn-Ni-Si沉淀的基础上了解的潜在机制。在这里，我们使用一个集团动力学模型，其中包括位错的多重影响，研究MNSPs在商业F-M合金T91的演变。模型预测值由400 °C质子辐照实验数据校准。辐射诱导的溶质偏析位错的连续模型，集成到集群动力学模拟，包括作为异质形核网站的位错的影响进行评估。结果表明，MNSPs在T91主要是辐射诱导，特别是，异质形核和辐射诱导的位错偏析是必要的，以合理化的实验观察。
2017-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Influence of Hydrogen on Dislocation Relaxation in BCC Iron: Atomistic Mechanisms and Implications
Indian Institute of Technology Bombay（印度孟买理工学院）
研究揭示氢原子通过影响位错核生成和迁移势垒，调控bcc铁中非弹性响应和内部摩擦弛豫的原子机制，并建立氢含量与内部摩擦损失因子的线性关系，为氢检测提供新方法。
2026-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mesoscale harmonic analysis of homogenous dislocation nucleation
利用原子论的计算机模拟方法研究了二维六方晶薄膜在圆形纳米压痕过程中的均匀位错成核机制。成核过程由与单个正常模式相关联的能量的消失所支配。这种临界模式在很大程度上被限制在相邻原子的单个平面上。对于固定的薄膜厚度L，临界模式的空间范围λ随着压头半径R而增长。对于固定的R/L，空间范围λ，大致随着λ ~ L^0.4而增长。此外，我们进行中尺度分析，以确定最低能量正常模式的中尺度区域的不同半径，r_{meso}，集中在临界模式的核心。介观区最低简正模的能量λ_{meso}随着r_{meso}的增大而迅速衰减，当r_{meso} >~ λ时，λ_{meso} ~= 0。最低简正模显示出空间范围λ_{meso}，当r_{meso} <λ时，其具有随r_{meso}的次线性幂律增加，并且在r_{meso} \gtrsim 1.5 λ时饱和。我们证明了一个普遍的关系之间的介观/介观与r_{meso} /介观：独立的膜厚度或压头半径。出现的情况是这样一种情况，即对材料\emph{can}中的小区域r_{meso} <-∞的分析揭示了初始不稳定性的存在，即使被探测的区域比临界模式的空间范围小得多。然而，中尺度分析对r_{meso} >~ 1.5毫巴的临界模态\emph{only}的能量和空间范围给出了很好的估计。在这个意义上，均匀位错形核应被理解为一种准局部现象。
2012-05-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Size and Location Control of Si Nanocrystals at Ion Beam Synthesis in Thin SiO2 Films
采用高能注量1 keV Si离子注入（001）Si上8 nm厚SiO2薄膜的二元碰撞模拟和退火过程中相分离形成Si纳米晶（NC）的动力学蒙特卡罗模拟相结合。对于非易失性存储器应用，这些模拟有助于控制NC的大小和位置。对于低浓度的注入Si，NC通过成核、生长和奥斯特瓦尔德熟化形成，而对于高浓度的Si通过亚稳分解分离。在这两种制度中，NC在SiO2/Si界面处的薄NC自由氧化物层上方形成。该自调节层具有刚好适合于通过直接电子隧穿进行NC充电的厚度。只有在成核制度的隧道氧化物的宽度和平均NC直径保持恒定在一个长的退火期间。这种行为源于Ostwald熟化和Si向Si/SiO2界面的损失的竞争。工艺模拟预测，对于非易失性存储器，NC合成的技术要求最好在成核制度中实现。
2002-08-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
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
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
Elastic and plastic effects on heterogeneous nucleation and nanowire formation
我们从理论上研究了弹性和塑性形变对异质形核和纳米线形成的影响。在第一种情况下，限制的临界核之间的两个平行的失配基板的影响进行了研究，使用缩放参数。我们目前的相图给出的驱动力和限制的程度的函数的成核制度的性质。我们补充振幅方程模拟分析研究。在第二种情况下，螺旋位错内的纳米线的形态表面稳定性的发展的影响，相关的瑞利-高原不稳定性，检查。螺钉脱位引起钢丝扭转，称为Eshelby扭转。使用有限元法和振幅方程进行数值计算，以支持分析调查。结果表明，螺位错促进了Rayleigh-Plateau不稳定性。
2014-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The nucleation and propagation of solitary Schallamach waves
我们隔离单一的Schwaramach波-分离前，调解弹性体和硬表面之间的不均匀滑动-研究它们的创建和动力学。基于使用高速\emph{in situ}成像的表面位移的测量，我们建立波的Burgers矢量。证明了形核应力、缺陷钉扎和组态力的晶体位错模拟。它表明，许多实验观察到的功能可以定量描述使用传统的模型在弹性介质中的位错线。我们还强调了成核功能的演变，如表面皱纹，界面分层的后果。
2015-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
