Dislocation-mediated and twinning-induced plasticity of CoCrFeMnNi in varying tribological loading scenarios
粗晶金属材料在摩擦学加载期间经历微观结构细化。这反过来又会导致摩擦学特性的变化，因此在设计摩擦学系统时，必须了解摩擦载荷下的变形。进行了单轨迹实验，以了解在各种摩擦学系统中的变形机制的启动。本工作的主要范围是调查法向力和摩擦力以及晶体取向的影响，在面心立方浓缩固溶体的主要变形机制。虽然很容易实现改变法向力，但通过使用与CoCrFeMnNi配对的几种配对体材料来实现改变摩擦力。亚表面变形层是通过位错滑移或孪生介导的，这取决于晶粒取向和摩擦学系统。以位错为基础的变形为主的层的特征在于晶格旋转、位错迹线的形成或亚晶粒形成。在低摩擦系数的摩擦学系统中观察到这种行为。对于以形变孪晶为主的系统，观察到三种类型的孪晶外观：与表面相互作用的小孪晶，大孪晶和具有两个活动孪晶系统的晶粒。两种不同的孪生机制进行了讨论，负责这些特性。
2021-11-12 cond-mat.mtrl-sci
The Competition Between Deformation Twinning and Dislocation Slip in Deformed Face-Centered Cubic Metals
本研究提出一种基于动力学蒙特卡罗模拟的方法，预测面心立方金属变形中形变孪晶与位错滑移竞争的介观演化，并推导出考虑变形历史的解析模型与竞争参数，扩展了形变孪晶理论并应用于晶体塑性模型。
2022-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Influence of twist boundary on deformation behaviour of <100> BCC Fe nanowires
分子动力学模拟结果表明，具有扭曲边界和不具有扭曲边界的$<$ 100 $>$ BCC Fe纳米线的变形行为存在显著差异。在理想的$<$ 100 $>$ BCC Fe纳米线中的塑性形变主要由孪晶和重取向到$<$ 110 $>$，然后通过滑移模式进一步变形。相反，具有扭曲边界的$<$ 100 $>$ BCC Fe纳米线在低塑性应变下通过滑移变形，然后在高应变下孪生，并且没有完全的再取向。结果表明，在存在初始位错或位错网络的情况下，$<$ 100 $>$ BCC Fe纳米线的位错滑移变形优于孪晶变形。结果还解释了在本体材料中没有广泛的孪生，这本身就包含大量的位错。
2016-11-28 cond-mat.mtrl-sci
New Insights on Stacking Fault Behavior in Twin Induced Plasticity from Meta-Atom Molecular Dynamics Simulations
在新材料中，由于组织有序的孪晶晶界比无序晶界更有利于提高材料的强度和塑性，因此促进形变孪晶对材料塑性的影响越来越受到人们的关注。孪晶变形通常涉及堆垛层错的动力学、堆垛层错与位错的相互作用以及位错-孪晶界的相互作用.虽然后者已被深入研究，堆垛层错的动力学知之甚少。本文通过亚原子分子动力学模拟，对孪晶诱导塑性中的层错行为提出了新的认识：层错相互作用主要是自发发生的位错反应，不同于文献中提出的机制;产生单个层错、孪晶部分位错和拖尾部分位错之间的竞争依赖于唯一的参数，即堆垛层错能，这又决定了形变孪晶行为。复杂的孪晶滑移和孪晶-位错相互作用表明了形变孪晶作为位错阻挡层和储存层的双重作用，可能有助于像Tickel钢这样的新材料的高强度和高塑性，其中形变孪晶主导的塑性占极好的强度-塑性组合。
2016-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Mesoscopic Analysis of Structure and Strength of Dislocation Junctions in FCC Metals
我们建立了一个基于有限元的位错动力学模型来模拟面心立方晶体中位错结的结构和强度。该模型是基于各向异性弹性理论的补充明确列入分离的完美位错成部分位错边界的堆垛层错。我们证明，该模型再现的结构的精确细节的Lomer-Cottrell锁已经从原子模拟。鉴于这一成功，我们还研究了在应力强度图，这是在应力空间中的点对应于溶解的交界处的轨迹达到高潮的交界处的强度。
1999-07-07 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
The candidacy of shuffle and shear during compound twinning in hexagonal close-packed structures
本文提出了一个系统的广义公式，用于计算六方密排金属中给定复合孪生模的原子重排和剪切候选。尽管洗牌在非布拉维金属晶格中对孪晶位错的迁移率起着重要作用，但其解析表达式尚未得到。该方法被示出为分别由{11-22}和{10-12}孪生模式例示的平坦平面和波纹平面。该方法区分洗牌位移和净洗牌。虽然洗牌位移对应于在母晶格和孪生晶格中的理想原子位置之间的运动，但净洗牌包括来自上覆平面上的剪切的贡献，所述剪切可以沿着与洗牌位移的方向相反的方向操作。因此，在一种极限情况下，孪晶方向上的净洗牌可以消失，有趣的是，{11-22}孪晶中的b_4位错候选者在第二平面中所需要的净洗牌也是这种情况。研究发现，当K_1为波纹状时，洗牌位移向量可以是无理的，而净洗牌向量总是有理的。
2013-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Origin of the 60 degree and 90 degree dislocations and their role in strain relief in lattice-mismatched heteroepitaxy of fcc materials
晶格失配异质外延中的应变消除由位错的形成和/或传播介导。由于其技术意义，在Matthews及其同事于20世纪60年代末至70年代初3 -6的工作之后，几位研究人员1，2分析了面心立方（fcc）晶格材料中的应变消除过程。在Matthews模型中，假设任何失配位错释放的应变等于位错Burgers矢量在界面上的边缘分量。这一假设已被用于所有随后的分析中的应变消除晶格失配异质外延[1，2]。基于已知的面心立方晶格中位错的三维原子结构，我们表明，该假设是不成立的60度位错的形成/扩展通过保守的滑移过程。对于压缩（拉伸）应变膜的假设是有效的，只有90度的位错，形成/扩大通过聚集的空位（位错）。
2006-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Exploring the relation between transonic dislocation glide and stacking fault width in FCC metals
本文通过MD模拟研究Al、Au、Pt和Ni中刃位错与螺位错在高应力下的跨音速滑移，揭示位错芯结构及层错宽度的相对论变化对跨音速能力的决定作用。
2024-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation Emission around Nanoindentations on a (001) fcc Metal Surface Studied by STM and Atomistic Simulations
我们提出了一个联合的研究，通过扫描隧道显微镜和原子模拟的发射解离位错环的纳米压痕（001）面心立方表面。后者包括两个由肖克利偏角和阶梯杆位错界定的层错带。这些解离的循环，相交的表面，示出起源于循环的间隙字符沿方向发射<110>，通常位于数百埃远离压痕点。模拟再现了这些位错环的成核和滑移。
2002-01-30 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
A Surface Stacking Fault Energy Approach to Predicting Defect Nucleation in Surface-Dominated Nanostructures
我们提出了一个表面堆垛层错（SSF）能量的方法来预测缺陷成核从表面占主导地位的纳米结构，如FCC金属纳米线的表面。该方法导致一个标准，预测初始屈服机制，通过滑移或孪晶取决于是否不稳定的孪晶能量或不稳定的滑移能量是从所得SSF能量曲线确定的较小。该方法通过SSF能量计算和低温经典分子动力学模拟之间的比较与不同的轴向和横向表面取向，和横截面的几何形状的铜纳米线进行验证。我们专注于几何截面的影响，通过研究从滑移到孪晶的过渡先前预测的移动从正方形到矩形截面的$\ <100\ > /\{100\}$纳米线，也为移动从菱形到截断菱形截面几何形状的$\ <110\ >$纳米线。\hsp{We also provide the important demonstration that the criteria is able to predict the correct deformation mechanism when full dislocation slip is considered concurrently with partial dislocation slip and twinning. This is done in the context of rhombic aluminum nanowires which do not show a tensile reorientati…
2013-03-22 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Transformation-mediated twinning governs plasticity in body-centered cubic nanocrystals under extreme loading
University of West Bohemia in Pilsen（西波希米亚大学）；University of Helsinki（赫尔辛基大学）；National Centre for Nuclear Research（国家核研究中心）；Universitat Politècnica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学）
研究揭示了体心立方纳米晶在极端加载下塑性行为由相变介导的孪生路径主导，挑战了传统塑性变形理论。
2026-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen-induced hardening of a high-manganese twinning induced plasticity steel
研究Fe-26.9Mn-0.28C TWIP钢表层电化学充氢后的硬化行为，揭示氢通过晶界偏析改变位错形核、滑移及ε-马氏体形成机制。
2023-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Formation and interaction mechanisms of dipolar dislocation loops in fcc metals
偶极位错环普遍存在于面心立方金属中，被广泛认为控制着塑性形变的许多物理方面。我们提出了三维位错动力学模拟的结果，阐明了它们的形成，运动，相互作用和大规模图案化的机制。我们确定了两个主要的形成机制，使交叉滑移，并表明，阵列的偶极子可以很容易地形成作为结果之间的相互作用的滑移螺旋位错。我们提出了一个系统的分析，可能的交界处，可以形成作为一个结果的偶极子之间的相互作用，偶极子和滑移位错之间的频谱。我们发现，完全不动的位错段出现在这些相互作用的特定情况下，导致硬化和弗兰克-阅读型源。我们揭示了偶极环阵列的集体运动可以由滑移位错在持续滑移带（PSB）的通道中引起，并导致它们在PSB通道壁内的聚集。一个有效的三极阻力机制被发现有助于偶极环附近的通道壁的集群。
2016-12-30 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
An atomistic perspective of martensite twinning in Iron
马氏体相变是金属科学中最重要的现象之一，因为它对钢和大多数工程合金的强度有重要贡献。然而，导致马氏体形核和孪晶形态的基本原子机制尚不清楚。如果要正确理解马氏体的强化作用，就需要在这方面有一个详细的了解。采用具有Nishiyama-Wasserman取向关系的fcc/bcc半共格界面模型，对马氏体相变进行了分子动力学模拟。这一重要现象的显着洞察详细的这项工作表明，原子位移，导致马氏体相的形核和孪晶形态的形成起源于fcc/bcc界面。该界面促进了相变过程中的初始原子剪切，进而导致应力诱导的均匀形核和孪晶形貌的形成。理解导致孪晶形态形成的原子过程将允许控制孪晶过程以进一步提高机械性能。
2020-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Unexpected Planar Dislocation Boundary Formation in FCC Metals Captured by Dark-Field X-ray Microscopy and Continuum Dislocation Dynamics
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Purdue University（普渡大学）；European Synchrotron Radiation Facility (ESRF)（欧洲同步辐射装置）；Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）
通过暗场X射线显微镜和连续位错动力学研究，发现FCC金属中意外形成的平面位错边界，并验证了连续位错动力学模型的预测能力。
2026-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Edge dislocation core structures in FCC metals determined from ab initio calculations combined with the improved Peierls-Nabarro equation
本文用改进的Peierls-Nabarro（P-N）方程研究了<110>面心立方金属Al、Cu、Ir、Pd和Pt中{111}面1/2刃位错的性质。利用第一性原理密度泛函理论计算了进入方程的广义层错能（GSFE）面。该方法的准确性已被测试，通过计算值的各种堆垛层错能量有利地与以前的理论和实验结果相比。研究了刃型位错的芯结构，包括刃型位错和螺型位错的芯宽度，刃型位错的离解行为。计算得到的Al分子的离解距离与DFT数值模拟、分子动力学模拟和实验结果吻合较好。我们的计算表明，它是优选的，以创建部分位错在Cu中，并容易观察到的Al，Ir，Pd，特别是Pt的全位错。
2011-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Kinetics of segregation formation in the vicinity of edge dislocation in fcc metals
我们使用新的间隙杂质扩散通量方程来研究杂质原子在位错附近的再分布。两个层次的模拟应用。第一个是评估的系数，确定应变张量分量的影响，FCC结构中的间隙扩散通量。为此，我们已经开发了一个模型到框架的分子静态方法考虑到原子环境附近的间隙网站和鞍点配置。第二个层次是基于非线性扩散方程，考虑了由缺陷产生的应变，模拟间隙偏析的形成。结果表明，位错附近的碳原子分布具有相当复杂的特征，空位分布与碳分布有着质的不同。
2015-10-24 cond-mat.mtrl-sci
The vacancy - edge dislocation interaction in fcc metals: a comparison between atomic simulations and elasticity theory
研究了面心立方金属（Al，Au，Cu，Ni）中空位与刃位错在不同长度尺度下的相互作用。使用经验势和静态弛豫，原子模拟给我们一个精确的描述这种相互作用，主要是在两个缺陷之间的分离距离很小的情况下。在更大的距离，弹性理论可以用来预测这种相互作用。从这两种方法之间的比较，我们得到的最小分离距离，弹性适用，我们估计在计算中所需的细化程度。在这个目的中，使用各向同性和各向异性弹性假定一个完美的或解离的刃位错，并考虑尺寸效应以及不均匀性的相互作用。
2021-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Void-induced cross slip of screw dislocations in fcc copper
采用分子动力学模拟研究了面心立方铜中螺位错与空洞的钉扎作用。在低温下，螺型位错在原滑移面上发生脱钉，脱钉应力的行为与连续介质模型一致。当温度高于300 K时，由于空洞表面的交叉滑移，螺位错的运动不再局限于单一滑移面。发现了几种涉及多个滑移面的脱钉机制，特别是一种产生内禀棱柱环的脱钉机制，这些复杂的脱钉机制显著增加了脱钉应力。
2007-12-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
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
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
Thermodynamic theory of crystal plasticity: formulation and application to polycrystal fcc copper
我们提出了晶体塑性的热力学描述。我们的配方是基于Langer-Bouchbinder-Lookman热力学位错理论（TDT），它断言的基本重要性的有效温度，描述了状态的配置无序，因此位错密度的晶体材料。我们将TDT描述从各向同性塑性扩展到具有多个滑移系的晶体塑性。在单轴压缩、拉伸和简单剪切条件下，多晶面心立方铜的有限元模拟结果与实验结果进行了比较。因此，晶体塑性的热力学理论提供了晶体中位错运动的物理上严格的描述。我们还讨论了新的见解属于不同的滑移系的位错的相互作用。
2019-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Molecular-dynamics simulations of stacking-fault-induced dislocation annihilation in pre-strained ultrathin single-crystalline copper films
我们报告的大规模分子动力学（MD）模拟的结果，在双轴拉伸应变下的预应变单晶纳米尺度厚的面心立方（fcc）铜薄膜的动态变形。我们的研究结果表明，堆垛层错，这是大量存在于面心立方金属，可能会发挥重要的作用，在小体积结构的面心立方金属位错的解离，交叉滑移，并最终湮灭。潜在的机制是通过扩展位错内部和之间的相互作用介导的，这些相互作用导致肖克莱部分位错的湮灭或完全位错的形成。我们的研究结果表明，在小体积结构与超薄膜几何形状，由一个机制以外的位错逃逸到自由表面的位错饥饿，并强调几何形状在确定金属小体积结构的机械响应的重要作用。
2009-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature vacancy emission from the jog on edge dislocation in FCC nickel under glide force
该研究通过分子动力学模拟发现，300 K下刃位错割阶在高应力时会非保守攀移并间歇发射空位，揭示室温塑性中点缺陷与位错作用的重要性。
2025-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Molecular dynamics simulation of twin boundary effect on deformation of Cu nanopillars
对铜纳米柱进行的分子动力学模拟<110>表明，有孪晶界面和无孪晶界面的纳米柱的变形行为存在显著差异。没有孪晶界的单晶铜纳米柱的塑性形变以孪晶为主，而孪晶界的引入使变形方式由孪晶变为由前导部分位错和尾随部分位错组成的滑移。这种变形行为的差异归因于在孪晶纳米柱中阶梯位错的形成及其解离。
2016-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Connecting strain rate dependence of fcc metals to dislocation avalanche signatures
该研究通过位错动力学模拟揭示了面心立方金属在不同应变率下的位错行为，展示了应变率如何影响位错雪崩的大小和分布，从而解释了材料变形的速率敏感性机制。
2025-12-30 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
In situ TEM study of twin boundary migration in sub-micron Be fibers
六方晶体中的形变孪晶常被认为是弥补独立滑移系缺陷的一种方法。这种机制可能会加剧或关闭在小规模的晶体，其机械行为可以显着偏离散装材料。在这里，我们表明，亚微米铍纤维最初没有位错和拉伸测试原位在透射电子显微镜（TEM）变形的$\{ 10\bar{1}2 \}$ $\langle 10\bar{1}1 \rangle$双增厚。孪晶界的传播速度似乎完全由孪晶位错直接从表面成核所控制。产生的剪切与孪晶位错的重复横向运动相一致。我们表明，激活体积（$V$）与孪晶边界传播可以检索从测量的孪晶边界速度的应力降低，在一个经典的松弛力学测试。$V \approx 8.3 \pm 3.3 \times 10^{-29}m^3$的值与表面成核的预期值相当。
2016-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Inference and Prediction of Nanoindentation Response in FCC Crystals: Methods and Discrete Dislocation Simulation Examples
纳米压痕是一种用于探测晶体材料的机械性能的常用技术，其表现出与母晶体的弹性和塑性相关的表面和体积主导的响应。对于面心立方晶体，纳米压痕响应主要由压痕晶粒的晶体取向和位错密度控制。然而，压痕性能，如硬度，在纳米级由于尖端特定的尺寸效应具有模糊的意义。通过广泛的离散位错动力学模拟平冲纳米压痕FCC单晶，我们表明，一个一对一的对应关系之间的缩进位置和预先存在的位错密度是可能的统计，机器学习算法的帮助下。我们聚类和分类不同的位错密度和/或晶体取向的各种实验合理的合奏，使用纳米压痕力-深度曲线或后的表面位移图像。我们使用这种分类来统计预测给定位置的纳米压痕响应，通过分类的载荷-位移曲线的平均响应。此外，我们表明，我们的模拟结果与常见的FCC单晶的实验数据定性一致。最终，我们提出了一种新的途径，以揭示更完整的，非破坏性的，微观结构表征，通过纳米压痕的局部表面材料性能的深度依赖性。
2020-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
An analysis of the influence of grain size on the strength of FCC polycrystals by means of computational homogenization
采用基于多晶体集合体计算均匀化的多尺度策略，分析了晶粒尺寸对面心立方多晶体流变应力的影响。每个晶体的力学行为由基于位错的晶体塑性模型给出，其中临界分解剪应力遵循泰勒模型。变形过程中每个滑移系中位错的产生和湮灭由Kocks-Mecking模型给出，该模型经过修改以考虑晶界处的位错储存。以多晶Cu为例验证了模拟策略，所有模型参数均由位错动力学模拟或实验获得，模拟结果与文献中的实验数据吻合较好。该模型被应用于探讨不同的微观结构因素（初始位错密度，晶粒尺寸分布的宽度，织构）的晶粒尺寸效应的影响。结果发现，初始位错密度，$ρ_i$，起着主导作用的晶粒尺寸效应的大小和流动应力的依赖性与晶粒尺寸的逆幂（$σ_ y -σ_\infty \propto d_g^{-x}$）打破了大初始位错密度（$> 10^{14}$ m $^{-2}$）和晶粒尺寸$d_g > $ 40 $μ$ m FCC金属。然而，它被发现，晶粒尺寸的贡献强度遵循幂律函数的无量纲参数$d_g\sqrt{ρ_i}$的应用应变（$<$ 2 \%）的小值，与以前的理论考虑塑性的尺寸效应。
2018-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Deformation behaviour of body centered cubic Fe nanowires under tensile and compressive loading
采用分子动力学（MD）模拟方法研究了<110>体心立方（BCC）Fe纳米线在拉伸和压缩载荷下的变形行为.采用嵌入原子方法（EAM）势描述原子间相互作用。模拟在10 K下进行，恒定应变速率为$1\times10^{8}$ $s^{-1}$。结果表明，在拉伸和压缩载荷下的变形机制显着不同。在拉伸载荷下，变形以全位错滑移为主，而在压缩载荷下，变形以孪晶为主。体心立方Fe纳米线形变机制中的拉压不对称性归因于{112}面上1/6部分位错的孪晶-反孪晶不对称性<111>。进一步解释了拉伸时位错堆积和压缩时孪晶生长的机制。
2014-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Lattice Resistance and Peierls Stress in Finite-size Atomistic Dislocation Simulations
对于面心立方金属的Peierls应力的原子计算相对较少。相比之下，对于bcc金属有更多的原子论计算，以及对于fcc金属的Peierls-Nabarro类型的混合离散-连续计算。其原因之一是fcc金属中的低Peierls应力。由于原子计算的Peierls应力发生在有限的模拟单元，图像的力量所造成的边界必须放松或纠正，如果系统的大小无关的结果是获得。处理这种边界力的方法之一是直接计算边界力，然后减去它们的影响，如V.B. Shenoy和R.菲利普（Phil），76（1997）367]。这项工作主要是分析性的，并且仅限于螺旋位错和特殊的对称几何。我们的工作扩展到边缘和混合位错，和任意的二维几何形状，通过数值有限元计算。我们还描述了一种方法，用于估计边界力的原子计算的基础上直接。我们应用这些方法的Peierls应力和晶格电阻曲线的模型铝（面心立方）系统使用嵌入原子势的数值测量。
2000-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Savi-Bhransha: Graph-Theoretic Dislocation-Loop Characterization in Crystals
Bhabha Atomic Research Centre（巴哈原子研究中心）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
本文提出Savi-Bhransha图论方法，无需全局界面网格即可高效表征晶体位错环，其在复杂环境中更稳定、速度更快，可用于辐射损伤模拟分析并与实验结果对比。
2026-08-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Enabling microstructural changes of FCC/BCC alloys in 2D dislocation dynamics
降维过程是根据不同条件（如辐射、高温或压力）引发的缺陷几何性质的变化来表示二维位错动力学中的缺陷的配方。在本研究中，这一过程被扩展到包括进一步的功能，特别关注面心立方/体心立方合金用于不同的工程目的的缺陷的存在。为了在二维位错动力学计算单元上反映合金的微观组织状态，对每种缺陷采用相应的强度和线间距，实现了多类型缺陷在滑移线上的分布。此外，设置简单的递归增量关系来计算沉淀物上的循环累积。在滑移线上刃位错运动受到连续阻力的情况下，引入了摩擦力的表达式，考察了摩擦力对屈服强度的贡献。通过使用关于平面应变变形条件下的缺陷性质和晶粒尺寸的实验信息，将每个新性质独立地应用于不同的材料：对于预时效和热处理的铜-铬-锆中的沉淀物粗化，钽-2.5钨中的内摩擦，和混合硬化，由于存在的沉淀物和棱柱形环在辐照氧化物弥散强化EUROFER与0.3%氧化钇。
2015-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Uncertainty-Aware Machine-Learning Framework for Predicting Dislocation Plasticity and Stress-Strain Response in FCC Alloys
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Institute of High Performance Computing, Agency for Science, Technology and Research（高性能计算研究所，科技研究局）；Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；City University of Hong Kong（香港城市大学）
本研究提出基于混合密度网络的不确定性感知机器学习框架，利用文献实验数据预测FCC合金晶粒级位错密度与应力分布，结合位错介导塑性模型实现带不确定性量化的应力-应变预测，提升力学性能预测准确性并助力合金设计。
2025-06-25 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Macro deformation twins in single-crystal aluminum
纯铝中的形变孪晶被认为是纳米结构铝的独特性质。一个挥之不去的谜团是，变形孪晶是否发生在粗晶粒或单晶铝中，在纳米孪晶以上的尺度上。在此，我们提出了第一个实验演示宏观变形孪晶在单晶铝下形成的低应变率（$\sim$ 10 $^6$ s $^{-1}$），大剪切应变（200 $\%$）通过动态等通道转角挤压。形变孪晶的产生源于位错运动和孪晶的速率依赖性，这两个过程是在大应变速率下剧烈塑性形变过程中相互耦合、相互补充的过程。
2015-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the Puzzle of Brittleness in Single Crystal Iridium
College of Materials Science and Engineering（湖南大学材料科学与工程学院）；Hunan University（斯科尔科沃科学技术研究所）；Skolkovo Institute of Science and Technology（苏州实验室）；Suzhou Laboratory
研究揭示单晶fcc铱的脆性源于高密度弗兰克位错环，通过原子分辨率透射电镜和第一性原理计算，发现位错环通过应力下能量有利的转变形成，为fcc晶格中新的脆性机制提供新见解。
2026-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Probing microplasticity in small scale FCC crystals via Dynamic Mechanical Analysis
在小尺度金属系统中，集体位错活动与强度的尺寸效应以及单轴压缩和拉伸下的阶梯状塑性响应相关。屈服和塑性流动在这些样品中往往伴随着多个位错雪崩的出现。位错在屈服前可能是活跃的，但由于检测设备中固有的仪器噪声，它们的活动通常无法辨别。我们应用交流（AC）负载扰动通过动态力学分析（DMA）在准静态单轴压缩实验单晶铜纳米柱直径为500 nm，并计算动态模量在频率0.1，0.3，1，和10 Hz下逐渐更高的静态负载，直到屈服。通过跟踪多个样品中的振荡应力-应变-时间序列的集体方面，我们观察到位错网络响应的一个不断发展的耗散分量，这意味着在全球预屈服制度从弹性行为到位错雪崩的过渡。我们假设，微塑性，这是与位错雪崩和缓慢的粘塑性松弛的组合，是驱动速率和准静态应力的动态模量的依赖性的原因。我们建立了一个连续介观位错动力学模型，计算了应力-应变的频率响应，得到了与实验观测一致的结果。我们的实验和模拟的结果提出了一个途径来辨别和量化相关的位错活动在变形晶体的预屈服制度。
2016-12-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Influence of deformation and annealing twinning on the microstructure and texture evolution of face-centered cubic high-entropy alloys
研究了等原子态CoCrFeMnNi高熵合金（HEA）在变形和退火过程中激活的物理机制对显微组织和织构演变以及力学性能的影响。采用冷轧和退火相结合的方法来研究HEA的变形、恢复、部分再结晶和完全再结晶状态。通过电子背散射衍射、透射电子显微镜和X射线衍射进行了详细的微观结构和织构分析。使用单轴拉伸试验评价机械性能。本次调查的一个具体重点放在研究变形和退火孪晶对材料行为的影响。结果表明，在冷轧变形过程中，孪晶促进了Cu型织构向Cu型织构的转变，而退火孪晶则对再结晶过程中形成的织构产生强烈的改性作用。实验和元胞自动机模拟结果证实了特定孪晶取向的形成和再结晶织构的随机化。在冷轧和退火材料的拉伸过程中，观察到高的加工硬化性。我们将这种行为主要归因于平面位错滑移的主导地位和动态恢复的趋势降低，因为观察到变形孪晶仅在非再结晶晶粒中激活，因此对整体塑性的贡献最小。详细讨论了形变/退火孪晶与材料行为的关系。
2017-12-05 cond-mat.mtrl-sci
The structure and motion of incoherent Σ3 grain boundaries in FCC metals
利用合成驱动力分子动力学模拟研究了三种非相干孪晶晶界：<112>、<110>和<111>倾斜晶界的晶界迁移率。这些边界的小面上的低能量的飞机，和步骤流边界运动发生滑动的三重态的部分位错，包括移动的小面。系统的趋势与倾角的识别和表征。观察热激活，反热，和非热运动的肖克利部分位错沿密排和非密排方向的取向解释。热激活边界遵循与小平面粗糙化过渡相关联的补偿效应。对于所有小面边界，必须小心选择系统尺寸和驱动力，以防止模拟伪影。
2017-04-11 cond-mat.mtrl-sci
On the effect of slip transfer at grain boundaries on the strength of FCC polycrystals
通过计算均匀化微结构的代表性体积元，分析了滑移传递对各种FCC多晶体流动强度的影响。晶体行为由基于物理的晶体塑性模型在有限应变的框架中控制，其中允许在根据几何标准适当取向的滑移系统之间在晶界处的滑移转移。相反，如果不满足滑移转移的条件，则滑移转移被阻断，导致位错堆积的形成。每种材料的所有模型参数都是从位错动力学模拟或文献中的实验数据中确定的。滑移转移导致的多晶体的流动应力的减少（与不透明的晶界的模拟相比），这是依赖于在微观结构中的半透明和透明的晶界的分数。此外，位错密度和Von Mises应力高得多的不透明晶界，这成为合适的地方损伤形核。最后，在Al，Ni，Cu和Ag多晶体中的Hall-Petch效应，包括滑移转移的预测与文献结果更好地吻合，与假设所有晶界是不透明的预测相比，特别是对于小晶粒尺寸（$<$ 20 $μ$ m）。
2021-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Screw dislocations in BCC transition metals: from ab initio modeling to yield criterion
我们在这里展示了如何密度泛函理论计算可以用来预测体心立方（BCC）金属的屈服应力的温度和取向依赖性的热激活制度，其中塑性是由1/2 Burgers矢量的螺旋位错的滑移<111>。我们的数值模型采用了非施密德效应，无论是孪生/反孪生的不对称性和非滑移效应，其特征在于通过从头计算直位错。该模型使用的扭结对成核焓预测线张力模型也完全参数化从头计算的应力依赖性。该方法在此针对体心立方钨进行了说明，但适用于所有体心立方金属。与实验数据的比较可以突出我们的建模方法的成功和剩余的局限性。
2021-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation dynamics simulations with climb: kinetics of dislocation loop coarsening controlled by bulk diffusion
位错攀移率，假设空位体扩散，推导和实施位错动力学模拟研究面心立方金属中的空位棱柱环粗化。当环路不能滑动，比较的模拟与粗化模型的基础上的线张力近似显示出良好的协议。然后进行滑移和爬升的位错动力学模拟。允许环沿其棱柱形圆柱体滑动导致更快的粗化动力学，因为环的直接聚结现在是可能的。
2011-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation lines as the precursor of the melting of crystalline solids observed in Monte Carlo simulations
本文用Lennard-Jones面心立方系统的定压蒙特卡罗模拟分析了晶体熔化的微观机理。超过熔化温度的0.8的顺序的温度，我们发现，相关的激发线的缺陷。这些线中的每一条都具有在面心立方缺陷晶格上的各种长度的随机游走的结构。我们确定这些线与最近提出的熔化的唯象理论中的位错。在接近熔化时，我们发现出现了穿过整个系统的长线。我们认为，这些长线是熔化过程的前兆。
2003-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
How to manipulate nanoparticle morphology with vacancies
本文提出空位驱动孪生机制，通过计算模拟将fcc金局部转变为hcp结构，并利用MDXRD定量评估孪生程度，为调控fcc纳米颗粒体相结构提供了新工具。
2024-09-02 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Multiscale modeling of plastic deformation of molybdenum and tungsten: I. Atomistic studies of the core structure and glide of 1/2<111> screw dislocations at 0 K
体<111>心立方金属的塑性形变主要由1/2螺旋位错控制。这些位错在0 K的滑移的原子研究已经进行了使用键级电位为钼和钨，占混合金属和共价键在过渡金属。当在滑移方向施加纯剪应力时，钼显示出显著的孪晶-反孪晶不对称性，但钨没有。然而，对于拉伸/压缩载荷，施密德定律在两种金属中都失效，主要是由于垂直于滑移方向的剪切应力的影响，该剪切应力改变了位错核心。认识到这一现象的基础上，发展的物理为基础的屈服准则，捕获的崩溃施密德定律BCC金属。此外，位错滑移可能是最好的{110}平面以外的最高应力，这是在许多BCC金属中观察到的反常滑移的回忆。
2008-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic Plastic Deformation Delocalization in FCC Solid Solution Metals
本研究发现面心立方固溶强化金属中存在动态塑性变形非局域化机制，其在狭窄层错能范围通过纳米孪生与滑移竞争促进塑性均匀化，为提升金属力学性能开辟新设计空间且能显著增强疲劳强度。
2025-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Over the shear paradigm
形变孪晶和马氏体相变是位移相变;它们由原子的高速集体位移、母/子取向关系的存在以及板或板条形态定义。目前金属中形变孪晶的晶体学模型是基于150年前的简单剪切概念。对于马氏体相变，一种广义的简单剪切称为不变平面应变，考虑了体积变化;它与60多年前建立的马氏体晶体学唯象理论中的一个或两个简单剪切有关。由于简单的剪切会涉及不切实际的应力，在过去的几十年里，通常的位移转变的晶体学模型的位错/断开介导的版本已经被开发出来。然而，根本问题仍未解决。原子是如何运动的？位错是如何以声速的协调方式产生和传播的？为了解决这些问题，一种既不是基于简单剪切也不是基于位错/断开的方法在过去几年中被应用于不同的位移变换。它假设原子是硬球，这允许任何特定的取向关系来确定原子的轨迹，晶格畸变和洗牌（如果需要）作为一个独特的角度参数的分析函数。本文的目的是给一个简短的历史回顾，目前的模型的基础上剪切的概念和它们的位错介导的版本，并介绍了新的范式的角变形。将使用一些最近的出版物来举例。简要讨论了这种方法在力学和热力学中提供的可能性。
2017-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of a dislocation bypassing an impenetrable precipitate: the Hirsch mechanism revisited
利用分子动力学模拟研究了面心立方铜中刃型位错绕过难穿透沉淀相的动力学过程。观察到一种与Orowan机制完全不同的机制，其中位错在沉淀物附近留下两个棱柱环：即Hirsch机制。结果表明，Hirsch机制的临界应力与Orowan应力基本一致，而剪应力的空间不均匀性是Hirsch机制的本质。我们还发现，重复的赫希机制不会增加临界应力。
2006-05-08 cond-mat.mtrl-sci
