Entropic Effect on the Rate of Dislocation Nucleation
位错成核对于理解晶体材料的塑性形变、延展性和机械强度是必不可少的。分子动力学模拟在揭示位错形核的基本机制方面发挥了重要作用，但其有限的时间尺度仍然是在实验相关条件下研究形核的一个重大挑战。在这里，我们表明，位错成核率可以准确地预测在很宽的范围内的条件下，通过确定激活自由能从伞采样。我们的数据揭示了非常大的活化熵，这有助于许多数量级的成核率的乘法因子。在恒定应变下的激活熵是由热膨胀引起的，振动熵的贡献可以忽略不计。恒应力下的激活熵明显大于恒应变下的激活熵，这是热软化的结果。大的激活熵是由非谐效应引起的，这表明了在固体中广泛使用的谐波近似的局限性。类似的行为预计会发生在固体中的其他成核过程中。
2011-03-02 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
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
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
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
Fluctuation - induced nucleation and dynamics of the kinks on dislocation. Soliton and oscillation regimes in 2D Frenkel-Kontorova model
对二维Frenkel-Kontorova（FK）模型中位错在恒温器中的运动进行了数值模拟，发现了一种不寻常的动力学行为。位错滑移的“扭折”区出现在模型参数的一定范围内，但与通常关于塑性形变条件下位错运动的观点不同，尽管晶格、阻尼和热涨落是离散的，但扭折区类似于sine-Gordon孤子。在足够高的应力和温度下，位错的运动伴随着它的振荡而不是扭结形核。
1999-04-01 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
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
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
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
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
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 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
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
Nucleation of Dislocations in 3.9 nm Nanocrystals at High Pressure
随着电路接近单纳米长度尺度，重要的是预测金属在这些尺度上的稳定性。金属在更大尺度下的行为可以根据位错的行为来预测，但目前还不清楚位错是否可以形成并维持在单个纳米尺寸。在这里，我们报告在非静水压力下在金刚石对顶砧单元内形成的单个3.9 nm Au纳米晶体的位错。我们使用了X射线衍射，光学吸收光谱，和分子动力学模拟的组合来表征所形成的缺陷，这被发现是表面成核的部分位错。这些结果表明，位错仍然是活跃的，在单一的纳米长度尺度，并可以导致永久塑性。
2019-09-20 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
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
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
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
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
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
Stacking fault energy induced softening in the nucleation limited plasticity regime: a molecular dynamics study on Cu-Al alloys
一般来说，随着溶质的加入，合金的屈服强度有望增加，这种现象被称为固溶强化。然而，关于合金添加物的“非均匀”软化的报道并不少见;例如，已知溶质原子位置处的位错的非均匀成核可导致软化。在这项研究中，使用分子动力学（MD）模拟，我们发现在300 K变形的Cu-Al合金异常软化，具体地说，不仅屈服应力，但屈服时的应力降的幅度随着Al含量的增加而降低。我们用连续介质模型计算了部分位错环均匀形核所需的应力。连续介质模型的关键输入之一是堆垛层错能（SFE）。我们进行热力学积分，以评估在晶体中的自由能和没有堆垛层错，从而计算SFE作为Al含量的函数在300 K。使用的SFE值，从而得到我们表明，软化是一个后果的SFE值的减少与添加Al在一个系统中，屈服是由位错环的成核控制。其中，连续介质模型的计算结果与纯铜的分子动力学模拟结果吻合较好。然而，在Cu-Al合金中，屈服强度的下降只能使用连续模型（其假设均质成核）和异质成核势垒的降低（其是不稳定和稳定堆垛层错能的比率的函数）的组合来解释。我们表明，应力降的减少可以合理化的屈服时可用的储能-屈服时的储能随着Al的增加而减少，因此，最大位错密度随着Al含量的增加而减少。
2021-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realistic time-scale fully atomistic simulations of surface nucleation of dislocations in pristine nanopillars
我们使用我们最近提出的加速动力学算法（Tivary & van de Walle，2011）来计算在真实负载下原始金纳米柱中位错的表面成核的激活自由能的温度和应力依赖性。在保持完全原子分辨率的同时，我们实现了第二时间尺度制度的分数。我们发现，激活自由能显着依赖于驱动力（应力或应变）和温度，导致非常高的激活熵。我们还对金纳米柱进行了压缩测试，应变率在7个数量级之间变化，低至10^3/s。我们的计算表明，不切实际的应变率分子动力学计算的屈服点的定量影响：我们发现，虽然<001>在整个应变率范围内的金纳米柱的压缩的故障机制保持不变，弹性限度（定义为应力成核的第一个位错）显着依赖于应变率。我们还提出了一种新的方法，克服了我们原来的加速动力学方案（和加速动力学方法一般）的一些限制。我们充分详细地阐述了我们的方法，以便用于理解和预测各种问题在现实驱动力下的变形机制。
2013-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
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
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
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
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
Microscopic crystallographic analysis of dislocations in molecular crystals
针对分子晶体中位错分析受电子辐照剂量限制的难题，提出低剂量单次曝光方法，实现纳米级分辨率的单个位错特征与滑移系分析。
2023-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Geometrically Frustrated Crystals: Elastic Theory and Dislocations
本文建立了环形（或圆柱形）晶体的弹性理论，研究了由于弯曲引起的几何挫折引起的刃位错的产生。指出了与超导（或超流）涡旋态的相似性，并讨论了与半径和厚度有关的环状晶体相图。
2006-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
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 3D phase field dislocation dynamics model for body-centered cubic crystals
在这项工作中，我们提出了一个三维相场位错动力学（PFDD）模型的体心立方（BCC）金属。该模型配方扩展到占的Peierls障碍线字符的位错的依赖。模拟属于$\left\{110\right\} \left<111\right>$滑移系的位错环的膨胀与分子静力学（MS）模拟直接比较。扩展的PFDD模型能够捕捉到MS模拟预测的位错环扩展的显着特征。该模型也被应用到模拟运动的直螺旋位错通过扭结对运动。
2019-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
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
A phase field crystal theory of the kinematics of dislocation lines
本文引入位错密度张量，从三维晶体形变的相场描述出发，导出了位错密度张量的运动学演化规律。相场晶体（PFC）模型被用来定义晶格畸变，包括拓扑奇点，和相关的配置应力。我们推导出一个精确的表达的位错线的速度所确定的相场演化，并表明，在PFC的位错运动是由Peach-Koehler力。正如从早期PFC模型研究中所熟知的，对于一般的场配置，配置应力不是无发散的。因此，我们还提出了一种方法（PFCMEq），通过增加一个独立的和可积的变形，使总的应力发散自由的扩散动力学的机械平衡。在PFCMEq模型中，远场应力与连续弹性的预测非常吻合，而位错核周围的近场应力则由相场的光滑性质正则化。我们应用这个框架来研究位错环在其滑移面中的收缩率。
2022-05-25 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
Homogeneous Nucleation and Forest Hardening Result in Thermal Hardening Phenomenon in Shock Loaded BCC Metals
高应变率下热硬化现象的解释是近年来冲击波物理研究中的一个重要问题。本文从位错产生的角度对这一问题进行了研究，得出了一个新的结论：除了声子拖曳机制外，均匀形核（HN）引起的森林硬化也会导致BCC金属的热硬化行为。通过基于位错的晶体塑性模型的数值模拟，我们定量地再现了实验结果，并预测了其他BCC金属的热硬化行为，即，莫，在更高的温度下。
2018-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Nucleation properties of isolated shear bands
剪切带，或沿窄带的强应变局部化，是固体中的塑性不稳定性，在广泛的材料和跨越长度尺度的材料失效具有重要意义。本文报道了三种模型合金中单个孤立剪切带形核的系列实验。利用高速原位成像和平行力测量研究了孤立带的成核动力学和特征应力。结果表明，存在一个临界剪切应力所需的带形核。成核应力与法向应力关系不大，与剪切模量成正比。这些性质与晶体中位错滑移的起始性质十分相似。从剪切带到均匀塑性流动的流动模式的变化发生在低于成核应力的应力水平。相图描绘的应变，应变速率和温度域，这两个对比的流动模式发生。我们的工作能够解释的剪切带成核的晶格不稳定性，由于（应力辅助）的位错势垒的击穿，在应力和活化能方面的定量实验支持。
2020-07-07 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
Direct prediction of the solute softening-to-hardening transition in W-Re alloys using stochastic simulations of screw dislocation motion
位错和溶质原子之间的相互作用是金属塑性中几个重要过程的基础。在体心立方（bcc）金属和合金中，低温塑性流动由螺旋位错滑移控制，已知螺旋位错滑移通过两个连续\emph{Peierls}谷的扭结对的成核和侧向弛豫而发生。在合金中，位错和溶质通过长程应力场耦合和短程非弹性相互作用影响彼此的动力学。已知在某些替代体心立方合金中，在临界浓度下观察到从溶质软化到溶质硬化的转变。本文建立了替代式W-Re合金中螺型位错滑动和溶质扩散的动力学蒙特卡罗模型。我们发现，位错动力学是由两个竞争机制。在低溶质浓度下，成核增强的Peierls应力的软化，克服了弹性排斥的Re原子扭结。这种趋势在较高浓度下逆转，导致浓度和温度相关的流动应力最小。这个最小值标志着从溶质软化到硬化的过渡，这被认为是在合理的协议与实验。
2017-11-07 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
Discontinuous yielding of pristine micro-crystals
我们研究了均匀剪切下无位错的2D晶体的力学响应，使用一种新的介观方法晶体塑性，朗道型理论，占应变张量空间中的能量的全局不变性，而操作与无限数量的等效能量阱。这种方法的优点是，它消除了任意性，在处理所涉及的拓扑转变，例如，在位错的成核和湮灭。我们使用原始微晶的不连续屈服作为新理论的基准问题，并表明灾难性的不稳定性的性质，这在这种设置中不可避免地遵循标准仿射响应，不仅取决于晶格对称性，而且还取决于加载装置中晶体的取向。随后的位错雪崩涉及合作位错成核，导致在形成复杂的微观结构控制的非平凡的自诱导耦合不同的塑性机制。
2021-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
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
Discrete Dislocation Dynamics for Crystal RVEs. Part 1: Periodic Loop Kinematics
提出了离散位错动力学中位错通量边界条件的一种新的实现方法。在一个周期性的代表性的晶体体积（RVE）的个别位错环的连续性是强制执行跨边界的RVE的帮助下的双重拓扑描述表示位错线运动学在两个等价的空间表示变形晶体，RVE和无界晶体空间。前者描述了位错在模拟晶体RVE中的运动，而后者则表示位错在包含所有RVE副本的无限空间中的运动。这两个空间之间的映射形成了实现通量边界条件的基础。的实施细节进行了讨论的背景下进行宏观均匀的塑性形变的大块晶体的统计均匀性。一些测试案例，并讨论建立所提出的方法。已经观察到，与位错段相关联的边界节点在位错段的运动中不具有相关性，从体晶体塑性建模的观点来看，贯穿晶体的变形历史。
2021-11-04 cond-mat.mtrl-sci
