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
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
Canonical Quantization of Crystal Dislocation and Electron-Dislocation Scattering in an Isotropic Medium
晶体位错控制材料的塑性力学性能，但也影响电学和光学性能。然而，位错的基本和定量的量子力学理论几十年来一直没有被发现。本文通过引入一个新的准粒子“dislon”，给出了各向同性介质中刃位错和螺位错的精确可解的位错量子场论。利用这种方法，从电子自能出发，研究了电子-位错弛豫时间，并将其简化为经典结果。此外，还预言了位错核附近的一种全新的电子能量弗里德尔振荡，这种振荡目前甚至可以在单电子情况下发生。这是第一次在全量子场论水平上研究位错对材料非力学性质的影响。
2016-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Microplasticity and yielding in crystals with heterogeneous dislocation distribution
在这项研究中，我们使用离散位错动力学（DDD）模拟研究面心立方单晶中的非均匀位错密度的影响准弹性形变和塑性流动之间的转变。通过分析具有初始轴向位错密度梯度的样品的应力-应变曲线，我们得出以下结论：（i）在塑性流动开始之前的准弹性形变区域中，模拟样品的有效弹性模量显著低于无位错晶体的值。这种模量降低增加与减少位错密度梯度：均匀的位错分布的晶体，因此最弱的准弹性制度;（ii）向塑性流动的过渡首先发生在位错密度降低的区域。因此，整体屈服应力随位错密度梯度的增加而降低;（iii）具有位错密度梯度的晶体表现出更明显的硬化阶段，在此期间，应力重新分布到具有更高位错密度的更强区域上，直到样品以近似独立于位错密度梯度的恒定流动应力流动。我们解释这些发现的连续位错动力学的位错密度演化模型，占反转位错运动。准弹性和塑性形变之间的过渡被解释为从反转到非反转的位错运动的过渡，和弹性模量的初始差异有关的位错系统的密度依赖的极化率。随后的塑性流动行为进行了分析Mughrabi的复合材料模型的修改版本。
2018-12-29 cond-mat.mtrl-sci
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
Three-dimensional non-Bosonic non-Fermionic quasiparticle through a quantized topological defect of crystal dislocation
三维空间中的准粒子服从玻色子或费米统计，满足正则对易或反对易关系是一个基本假设。然而，在某些约束下，例如二维维度约束，正则量子化代数被允许分解，准粒子可以服从其他统计，例如任意子统计。在这项研究中，我们表明，dislons-准粒子在三维由于量子化位移场的位错-也可以服从既不玻色子也费米统计由于位错的拓扑约束。在此基础上，得到了一个基于电子-离子相互作用的有效电子场论。一种经典类型的相互作用可以简化为众所周知的形变势散射，另一种量子类型的相互作用表明电子之间存在有效的吸引力。位错在超导电性中的作用被阐明为经典相互作用和量子相互作用之间的竞争，表现出与实验非常一致。
2016-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dislocations and cracks in generalized continua
位错在理解固体物理、材料科学、晶体学和工程学中的许多现象中起着关键作用。位错是在原本完美的晶格中产生扭曲和自应力的线缺陷。特别地，位错是晶体塑性和基于位错的断裂力学中的主要载体。
2018-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of dislocation density tensor fields derived from discrete dislocation dynamics and crystal plasticity simulations of torsion
精确模拟延性金属的塑性形变对结构和部件设计的重要性是众所周知的。存在许多技术来解决与变形过程相关的长度尺度，包括位错动力学（DD），其对离散位错线段的相互作用和演化进行建模，以及晶体塑性（CP），其将位错的晶体性质和受限运动并入更高尺度的连续场框架中。虽然这两种方法在概念上是相关的，但只有名义上的努力集中在使用DD生成的信息来提高塑性模型的保真度的系统级材料响应上。为了确定在何种程度上的预测CP是一致的DD，我们比较了它们的全球和微观结构的响应在一些变形模式。在使用名义上均匀的压缩和剪切变形位错动力学模拟校准晶体塑性流动规则参数后，我们不仅比较了扭转棱柱形线材的系统级应力-应变响应，而且还比较了由此产生的几何必要的位错密度场。为了建立明确的描述位错和连续假设与晶体塑性模拟之间的连接，我们确定的最小长度尺度，在有意义的位错密度场出现。我们的结果表明，扭转的情况下，两种材料模型可以产生可比的空间位错密度分布。
2016-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Line tension of a dislocation moving through an anisotropic crystal
在所有应变速率下的塑性形变都由称为位错的晶体缺陷的集体运动来调节。在这里，我们扩展的能量稳定性的直位错，所谓的线张力（$Γ$）的分析，在弹性各向异性介质中的稳态移动位错。在简化为各向同性，我们的模型减少到一个明确的分析形式，产生洞察的行为$Γ$随着速度的增加。我们发现，在第一剪切波速度内的各向同性固体，螺位错线张力发散积极表示无限稳定。另一方面，刃位错线张力在第一剪切波速度的大约$80\%$处改变符号，并且随后负向发散，这表明直线构型在能量上是不稳定的。在各向异性晶体中，$Γ$对位错速度的依赖性明显更为复杂;当位错线定义的晶体平面内的速度接近第一剪切波速度时，$Γ$趋于发散，发散的符号强烈依赖于晶体的弹性特性和位错线的取向。我们解释我们的分析的背景下，最近的分子动力学模拟（MD）附近的第一剪切波速度的位错运动。模拟和我们的分析都表明名义上的边缘位错面心立方晶体内接近第一剪切波速度的不稳定性。我们应用我们的分析对预测行为的体心立方晶体内的第一剪切波速度附近的位错。
2018-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Temperature and high strain rate dependence of tensile deformation behavior in single crystal iron from dislocation dynamics simulations
我们进行位错动力学（DD）模拟铁周期单晶拉伸载荷下在几个高应变率和温度。模拟使最近发展的温度依赖的位错迁移率关系从原子计算。在模拟中的塑性演化是由快速的初始位错增殖，其次是饱和的流动应力时，缓慢的塑性载体的亚群变得稳定的位错湮灭。在500 K以上，刃型位错与螺型位错共存，对流变应力的贡献成正比。DD模拟被用来解释冲击加载实验在铁方面的相对重要性，不同的强化机制。我们发现，在$10^4$ -$10^6$的$^{-1}$应变速率制度，加工硬化解释了冲击加载的大块铁晶体的硬化。
2013-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Intermittent dislocation density fluctuations in crystal plasticity from a phase-field crystal model
在二维相场晶体模型中研究了剪切单晶体中位错集体动力学引起的塑性形变。我们发现，间歇性的位错人口数的波动伴随着突发的塑性应变率波动。位错数波动在高频$f$处呈现幂律谱密度$1/f^2$。数量波动的概率分布在低驱动速率下变成双峰，对应于低密度缺陷在不规则时间与高缺陷人口交替的情况。我们提出了一个简单的随机模型的位错反应动力学，是能够捕捉这些统计特性的位错密度波动作为剪切速率的函数。
2014-12-30 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Stress and dislocation distributions near a crack tip in ductile single crystals
在连续位错理论的范围内，给出了在每个半平面上只有一个活动滑移系的单晶平面应变裂纹问题的渐近分析。这种渐近分析的结果表明，在塑性形变过程中，平方根应力奇异性仍然有效，而位错密度与应力强度因子成正比，并按距裂纹尖端距离的平方根分布。给出了位错密度角分布的解析解。
2015-08-14 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
Dislocation Mobility in a Quantum Crystal: the Case of Solid 4He
本文研究了六方晶系4He晶体中位错的结构和迁移率。除了充分表征该系统的五个弹性常数，我们获得直接洞察位错核心结构的基面上，这表明了一种倾向，向解离成部分位错。此外，我们的研究结果表明，内在的晶格电阻是这些位错的流动性的一个重要因素。这一见解揭示了位错迁移率和所观察到的晶体4He的宏观行为之间可能存在的相关性。
2010-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Velocity dependent dislocation drag from phonon wind and crystal geometry
位错的活动性是理解材料强度的一个重要因素。由于与晶体结构的相互作用，位错会受到阻力，在高应力和温度下的主要贡献是由于声子风而散射出声子。然而，这种效应对速度的依赖性还没有得到很好的理论理解。在以前的论文中，声子风的位错阻力作为速度的函数是从各向同性极限的第一原理计算的，部分是为了简单起见，但也认为宏观上，多晶金属看起来是各向同性的。然而，由于单晶晶粒的尺寸通常为几微米到一毫米，位错在单晶中移动并穿过边界，但实际上从未看到各向同性材料。因此，在这项工作中，我们强调的晶体各向异性的位错阻力占晶体和滑移面的几何形状的影响。特别是，为了简单起见，我们保持声子谱各向同性，但位错是根据晶体对称性（bcc，fcc，hcp等）建模。然后，我们比较早期的纯各向同性的结果，以及实验数据和MD模拟，他们是可用的。
2018-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Ultrasonic investigation of the interaction hydrogen-dislocations in copper crystals
本文给出了在高纯铜晶体中进行气体氢化时的声速和衰减的实验数据。样品在<111>晶体学方向上取向，并在64至97天之间的三个阶段中进行老化。结果表明，氢主要偏聚在位错核心，抑制氢Snoek-Köster弛豫验证在早期时效阶段。尽管如此，在扭结链共振的粘度的贡献提供了由移动的氢在位错核心通过其沿位错线的侧向运动。在氢开始在晶格中冻结的温度下，几何扭结发现其沿着位错线的运动的阻碍逐渐增加，当氢在晶体中完全冻结时变得不动，将位错锚定在短环中。虽然与移动氢相关的粘度被移除，但与几何扭结相关的共振并未完全消除。氢-位错的相互作用可以用位错中的扭结来描述。
2010-10-28 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
PyDislocDyn: A Python code for calculating dislocation drag and other crystal properties
PyDislocDyn 是一种用于计算位错拖拽及其他晶体性质的 Python 工具，支持连续极限下多种晶体对称性的位错动力学研究。
2025-11-26 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
A First Experiment at Interfacing Crystal Plasticity and Continuum Dislocation Dynamics
本研究提出基于流线构建的计算方法，从连续位错动力学模拟中提取位错子结构的统计参数，发现可动位错段长度和平均自由程随应变减小，为晶体塑性模型提供微观结构输入。
2025-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Dislocations in cubic crystals described by discrete models
本文提出了一个或两个原子的立方晶格中位错的离散模型。这些模型的连续极限是标准的线性各向异性弹性，其主要成分是材料的弹性刚度常数和一个无量纲的周期函数，该函数恢复了晶体的平移不变性并影响位错尺寸。对于这些模型，保守和阻尼的运动方程。在后一种情况下，熵产生和热力学力的计算和服从波动耗散定理的波动项添加。数值模拟显示了GaAs和Si的静态完全螺位错和60个$^\circ$位错。
2008-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Dynamics Studies of Dislocations in CdTe Crystals from a New Bond Order Potential
Cd 1-xZnxTe（CZT）晶体是辐射探测的主要半导体材料，但探测器级材料的高成本限制了其应用。高晶体成本主要是由导致低制造产率的性质不均匀性引起的。虽然过去已经做出了巨大的努力来减少CZT中的Te夹杂物/沉淀物，但这并没有导致材料性能均匀性的预期改善。除Te粒子外，位错胞也会引起电场扰动和相关的性质不均匀性。因此，材料的进一步改进需要理解和控制CZT晶体中的位错。在这里，我们使用最近开发的CZT键级势进行代表性的分子动力学模拟，以研究CdTe中29种不同类型的可能位错的构型、能量和迁移率（即，x = 1）晶体。本文将探索一种有效的方法来推导热激活位错运动的激活自由能和激活体积。我们的重点是深入了解材料中的重要位错，并为改善CZT晶体中位错网络结构的实验工作提供指导。
2012-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation saturation in slip rate driven processes and initial microstructure effects for large plastic deformation of crystals
本文分析位错密度模型中滑移速率驱动过程的稳定性，揭示饱和位错密度与初始微观结构对硬化、软化及尺寸效应的作用，并通过微柱压缩模拟验证其捕捉小尺度微观演化的能力。
2025-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Experimental evidence of the dependence of spin tunnelling on the concentration of dislocations in Mn12 crystals
本文报道了不同位错浓度的Mn $_{12}$-2Cl苯甲酸盐单晶中共振自旋隧穿的实验结果。磁化强度的时间演化遵循几十年的拉伸指数。利用Garanin和Chudnovsky最近提出的算法，从实验中推导出的拉伸指数参数值，确定了冷却-退火过程前后的位错浓度。
2001-10-25 cond-mat.mtrl-sci
How to determine limiting velocities of dislocations in anisotropic crystals
在连续极限中，晶体中的位错理论预测在晶体几何形状相关的极限（或临界）速度$v_c$下主体材料的弹性能量的发散。$v_c$的显式表达式分散在整个文献中，并且仅在具有高度对称性的特殊情况下以解析形式提供。事实上，在某些情况下（如fcc中的纯刃位错）$v_c$恰好与平行于位错滑动方向传播的声波的最低剪切波速度一致，这导致了最近文献中的进一步混淆。因此，这个简短的审查的目的是提供一个简明扼要的概述一般各向异性晶体中的任意字符的位错的极限速度，以及如何有效地计算它们，无论是解析或数值。
2023-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Discrete models of dislocations and their motion in cubic crystals
本文提出了一个以标准线性各向异性弹性为连续极限的、描述晶格缺陷的离散模型。进入模型的主要成分是材料的弹性刚度常数和一个无量纲的周期函数，恢复晶体的平移不变性和影响Peierls应力。给出了立方对称晶体：sc，fcc和bcc的显式表达式。该模型的数值模拟与保守或阻尼动力学说明静态和移动刃和螺旋位错，并描述他们的核心和配置文件。位错环和偶极子也进行了数值观察。裂纹可以通过向由两个刃位错形成的偶极子施加足够的载荷来产生和扩展。
2005-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Phase-field, dislocation based plasticity and damage coupled model: modelling and application to single crystal superalloys
本文提出了一个耦合相场、位错密度塑性和损伤的新模型。基于可动位错和不动位错的演化，建立了位错密度控制方程。模型中考虑了位错增殖、湮灭、位错相互作用引起的动-不动迁移和界面阻塞等机制。特别是，在位错和相场耦合模拟中经常出现的围绕粗化第二相的“吞隙”问题，在本模型中得到解决。此外，位错切割到第二相在第三蠕变过程中，这是很少被考虑在以前的相场模拟的单晶高温合金的现象，成功地捕捉在本模型与损伤耦合。模型动力学考虑了由外载荷、共格界面错配、塑性活动和损伤引起的长程应力，以及由反相界面、位错线张力和森林位错捕获引起的短程应力。利用该耦合模型对单晶高温合金在200 MPa和350 MPa下的高温蠕变进行了$\langle 001 \rangle$模拟，并与实验结果进行了比较。结果表明，在整个蠕变过程中，模拟的相组织、位错和蠕变性能与实验基本一致。
2021-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic dislocation theory: Application to bcc-crystals
本文介绍了热力学位错理论，该理论最初由Langer，Bouchbinder和Lookman（2010）提出，并对其第一版进行了几处修改。采用一个小的物理为基础的材料参数确定的大规模最小二乘分析，我们表明，该理论可以拟合的应力-应变曲线的体心立方晶体铌，钽，钨，钒在很宽的温度和应变速率范围内。
2020-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Three-dimensional imaging of dislocation propagation during crystal growth and dissolution
位错等原子级缺陷在决定晶体材料的宏观性能方面起着关键作用。它们的影响是重要和广泛的，从增加化学反应性到增强机械性能，再到大大提高晶体生长速率。因此，位错已被广泛研究使用传统的技术，如X射线衍射（XRD）和光学成像。最近，显微镜的进步使它们能够直接可视化。原子力显微镜（AFM）使单位错的2D研究成为可能，而透射电子显微镜（TEM）最初仅限于薄样品的2D投影，现在可以以接近原子的分辨率在3D中可视化应变场。然而，这些技术不能提供在诸如晶体生长和溶解的动态过程期间位错的形成或运动的原位3D成像。在这里，我们描述了如何布拉格相干衍射成像（BCDI）可以用来在三维可视化的整个网络的位错存在于一个单独的晶体。使用方解石（CaCO3）单晶，我们还使用BCDI监测在重复的生长和溶解周期的位错网络的传播，并显示这是如何密切相关的生长和溶解机制。这些调查表明，BCDI的潜在的研究机制的晶体材料对外界刺激的反应。
2015-01-13 cond-mat.mtrl-sci
The $Λ$-invariant and topological pathways to influence sub-micron strength and crystal plasticity
在小体积中，已知样品尺寸强烈影响机械行为，特别是强度和晶体塑性。这种相关性在所谓的中尺度上逐渐消失，在实验和模拟中，中尺度的定义都是几微米。然而，这一图像依赖于初始缺陷配置的纠缠。在本文中，我们研究了样品尺寸与位错拓扑结构的完全控制的效果，通过使用一种新的观察位错系综，$Λ$不变的，这只取决于相互位错链接：它是建立在自然的旋涡性质的位错，它有一个连续/离散的对应关系，可能有助于多尺度建模描述。我们调查任意复杂的初始位错微观结构在亚微米尺寸的支柱，使用三维离散位错动力学模拟有限体积。我们演示了如何工程纳米级位错合奏，出现几乎独立于样品尺寸，无论是由偏置随机位错环沉积或连续的机械载荷的压缩和扭转。
2019-06-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Extended topological defects as sources and outlets of dislocations in spherical hexagonal crystals
扩展的拓扑缺陷（ETD）所产生的球形六角晶体，由于其曲率被认为是。这些普遍存在的缺陷携带一个单位的总拓扑电荷，并被不等边五边形边界包围。被认为是ETD和位错之间的反应的拓扑特性。类似于通常的平面晶体顺序的边界，ETD发射和吸收位错而不保留它们的位错电荷。位于ETD区域内的位错失去了它，并且强制ETD衰减可以以不同的方式进行，而不保持所发射的位错的总Burgers矢量。
2014-03-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
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
Properties of dislocation lines in crystals with strong atomic-scale disorder
我们使用离散位错动力学（DDD）的方法来研究的位错运动下的强随机力，可能会导致弯曲和粗糙化的位错线的规模是可比的位错核心半径。在这种情况下，这可能是相关的高熵合金（HEA）表现出强烈的原子尺度的无序，标准的缩放参数的基础上的线张力近似可能不再是足够的和校正缩放需要考虑。我们首先研究了热朗之万力作用下位错的漂移。这导致一个线性随机微分方程，可以精确求解。从热化位错线的傅里叶模可以直接导出与尺度有关的有效线张力。然后，我们使用这些信息来研究空间，时间无关（“淬火”）的混乱的晶体中的位错的游荡。我们建立的钉扎长度，并显示如何使用这个长度可以作为一个预测的流动应力。从分子动力学模拟HEA的流动应力的测定的影响进行了讨论。
2018-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Statistical analysis of dislocation cells in uniaxially deformed copper single crystals
晶体材料在塑性形变过程中产生的位错组织对材料的应力-应变性能有很大的影响。高分辨电子背散射衍射（HR-EBSD）新方法为研究位错图样提供了一个新的视角。在这项工作中，铜单晶在单轴压缩变形进行了研究HR-EBSD，X射线线轮廓分析，和透射电子显微镜（TEM）。利用这些方法，在不同的载荷水平下，确定了内部应力，Nye张量和几何必要位错（GND）密度的地图。与复合模型一致，在细胞内部直接观察到长程内应力。此外，从分形分析的GND地图发现，随着平均空间位错密度波动的增加，细胞结构的分形维数降低。结果表明，不同类型的位错的演变可以成功地监测与这种扫描电子显微镜为基础的技术。
2022-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Topological kinematic constraints: quantum dislocations and the glide principle
拓扑缺陷在弹性介质和液晶物理中起着重要的作用。它们的运动学由拓扑原点的约束决定。位错的滑移运动就是一个例子，这一点已被物理学家广泛研究。在最近的一项理论研究中，讨论了与固体的量子熔化有关的量子对偶性，有人认为，这些运动学约束在定义与量子液晶态的描述相关的量子场论中起着核心作用。这形成了更彻底地分析滑翔运动背后的爬升约束的动机。在连续场论的背景下，攀移约束等价于组成粒子密度为零的条件，并导出了具有普遍意义的攀移约束的数学定义。这使得研究任意时空维度中位错的运动学成为可能，作为一个例子，我们分析了3+1D中与刃型位错相关的受限爬升。一般来说，可以证明攀移约束等价于位错在长距离处不与压应力连通的条件。然而，形式主义使得有可能解决短距离行为的相关性的完整的非线性理论，其中违反约束成为可能。
2005-08-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Supersonic dislocations observed in a plasma crystal
给出了二维等离子体晶体中位错动力学的实验结果。刃位错在晶格位置中成对产生，其中内部剪切应力超过阈值，然后以高于剪切波的声速$C_T$的速度在滑移平面中分开。实验系统，等离子体晶体，允许观察这一过程中的原子（动力学）水平。这个过程的早期阶段被确定为堆垛层错。在稍后的阶段，超音速运动的位错产生剪切波马赫锥。
2007-09-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Dislocation-enhanced piezoelectric catalysis of KNbO3 crystal for water splitting
通过引入高密度位错增强KNbO3晶体的压电催化性能，为高效水裂解提供可持续方案。
2025-07-14 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
Edge dislocations in crystal structures considered as traveling waves of discrete models
从第一性原理出发，计算了二维刃型位错产生深钉扎所需的静应力、保持刃型位错运动所需的较低的动应力、刃型位错的速度和位移矢量分布。我们使用一个简化的离散模型，其远场畸变张量随距离代数衰减，在通常的弹性。在强过阻尼的情况下（包括波动的影响）的位错脱钉的解析描述。一组中心相距较远的$N$平行刃型位错可以在给定的$N=O(L)$下形成，其中$L$是位错间的平均距离除以单个位错的Burgers矢量。在简单的情况下，可以定义和计算极限位错密度。
2003-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Spin tunneling via dislocations in Mn-12 acetate crystals
我们发现位错是Mn-12晶体中自旋隧穿的主要来源。由位错引起的长程应变产生了广泛的弛豫时间分布，这在许多实验中已经看到。当沿晶体的c轴施加外部磁场时，由于位错引起的磁各向异性轴的局部旋转导致有效的局部横向磁场，其解冻奇隧穿共振。标度律的推导提供了所有共振自旋隧穿的普遍描述。
2001-05-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
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
Computationally efficient method for determining limiting velocities of edge dislocations in anisotropic crystals
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
针对反射对称刃型位错极限速度计算缓慢的问题，提出一种高效方法，基于连续极限理论推导出快速求解方案。
2026-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamically consistent continuum dislocation dynamics
基于位错的塑性建模是材料科学与连续介质力学交叉的核心挑战之一。发展位错的连续理论需要解决两个长期存在的问题：（i）以合理数量的变量表示位错运动学，以及（ii）以这些变量导出位错动力学（即材料定律）的平均描述。最近通过引入连续位错动力学（CDD）解决了运动学问题（i），CDD提供了位错排列张量的运动学一致的演化方程，假定给定的平均位错速度（Hochrainer（2015），Philos.Mag.95（12），1321- 1367）。在目前的文件中，我们演示了如何自由能制定可用于解决的动态封闭问题（ii）在CDD。我们这样做的最低阶CDD变种弯曲位错在一个单一的滑移的情况下。在这种情况下，一个一致的平均位错速度被发现包括五个介观剪切应力的贡献。对于一个假设的自由能表达式，我们确定这些应力贡献的背应力项和线张力项，这两个已经假定CDD。出现了新的应力贡献，这在早期的CDD模型中是缺失的，包括直平行刃位错的统计连续理论（Groma等人（2015），Acta Mater. 51，1271-1281）。此外，两个全新的应力贡献来自位错的曲率。
2015-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Non-uniform plastic deformations of crystals undergoing anti-plane constrained shear
本文研究晶体在反平面约束剪切作用下的非均匀塑性形变。用平均法求出了含有中等密度过剩位错的晶体的渐近精确能量密度。该能量密度被外推到极小或极大位错密度的情况。通过引入位错组态温度和位错密度，发展了非均匀塑性形变的热力学位错理论，并用于预测应力-应变曲线和位错密度。
2018-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Elasto-plastic evolution of single crystals driven by dislocation flow
本文介绍了一种单晶体大应变、几何非线性弹塑性动力学模型。我们的模型的主要特点是，塑性动力学是完全由位错的运动，也就是说，$1$维拓扑缺陷的晶格驱动。众所周知，位错的滑移运动是许多晶体材料，特别是金属中塑性形变的主要微观机制。我们提出了一种新的几何语言，建立在时空“滑移轨迹”和“晶体支架”的概念来描述（离散）位错的运动，并将这种运动耦合到塑性流动。在我们的模型中的能量和耗散关系是来自第一原理的晶体建模，弹性和热力学的理论。由此产生的力平衡涉及一个新的构型应力张量描述的力作用于防滑。为了将我们的模型放入上下文中，我们进一步表明，它恢复了几个法律，在特殊情况下已知的，最值得注意的是Peach-Koehler力（线性配置力）的方程和事实，即所有位错的组合产生的塑性畸变场的卷曲。最后，我们还包括一个简短的讨论，一些其他的影响，如硬化，软化，位错攀移，粗粒化，可以纳入我们的模型。
2022-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Deformation band patterns and dislocation structures in finite strain crystal viscoplasticity
基于位错密度演化的有限应变晶体粘塑性模型，研究了单晶与多晶在强潜在硬化下的变形带图案化现象，并引入应变梯度塑性解决微结构尺寸对网格的依赖性。
2025-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear dislocation dynamics and crystal sonoluminescence
研究了离子半导体的声致发光。主要关注的是阈值现象，伴随着光照射，即-点缺陷的创建和非线性超声波衰减。该模型描述的过程中的调查，连接声致发光的激发与点缺陷（空位和微晶）的产生，通过在超声作用下移动螺旋位错与慢跑的开始。试图估计晶体的参数定义的慢跑运动在其晶体浮雕。
1997-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Avalanches and rate effects in strain-controlled discrete dislocation plasticity of Al single crystals
采用三维离散位错动力学模拟方法研究了面心立方铝单晶的应变控制塑性形变。在描述了平均应力-应变曲线的速率和尺寸依赖性之后，我们研究了幂律分布的应变爆发和平均雪崩形状，并找到了一个普适的幂律指数$τ\approx 1.0$，它表征了所有施加的应变速率和系统尺寸，同时也表征了事件的大小和持续时间.我们讨论了我们的结果对加载速率的依赖性，并将这些与以前的研究的应变控制的二维系统的离散位错，以及准静态应力控制加载的铝单晶。
2023-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Plasticity and Dislocation Dynamics in a Phase Field Crystal Model
采用相场晶体（PFC）模型研究了塑性流动中位错雪崩的临界动力学。在该模型中，通过对完美周期性基态施加剪切力，自然产生位错，而没有任何\textit{ad hoc}产生规则。这些位错相互扩散、相互作用和湮灭，形成雪崩事件。通过数据崩溃的事件能量概率密度函数为不同的剪切速率，连接到接口脱钉动力学确认。相关的临界指数同意平均场论的预测。
2010-06-11 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
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
Calculation of dislocation positions and curved transition pathways in BCC crystals from atomic displacements
晶体中位错滑移的热力学描述主要取决于位错在晶格中移动时必须克服的Peierls势垒的形状。虽然可以使用鞍点搜索算法（如Nudged Elastic Band（NEB）方法）明确获得该势垒的高度，但其确切形状取决于系统过渡路径的所选近似。本文的目的是制定一个程序，允许识别的位错的位置直接从原子的位移在其核心。我们研究这个模型的性能，通过计算曲线路径的1/2[111]螺旋位错在钨最近获得的一系列图像使用NEB方法在零施加应力和垂直于滑移方向的正/负剪应力。沿着这些弯曲的路径绘制的Peierls障碍被证明是相当不同的，从那些先前通过假设直位错路径。
2014-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Critical dislocation speed in helium-4 crystals
我们的实验表明，在$^4$ He晶体中，$^3$ He杂质与位错的结合并不一定意味着位错的钉扎。事实上，在这些晶体中，当杂质与位错结合时，位错的运动有两种不同的状态。在低驱动应变$ε$和频率$ω$下，位错速度小于临界值（45 $μ$ m/s），位错和杂质明显地一起运动。杂质仅在$ω$值较高时才真正钉扎位错。分离这两个区域的临界速度比体晶格中自由$^3$ He杂质的平均速率小两个数量级，这一结果是通过研究低温下位错运动的耗散与驱动应变的频率和振幅的关系得到的。我们的研究结果解决了一些实验之间的明显矛盾，这些实验显示了从软到硬状态的依赖于频率的转变温度，而其他实验或模型则假设该温度与频率无关。位错的杂质钉扎机制似乎比以前假设的更复杂。
2013-07-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
