Depinning transition of dislocation assemblies: pileup and low-angle grain boundary
我们研究了位错组装中的脱钉相变。特别是，我们考虑的情况下，定期间隔堆积和低角度晶界相互作用与无序的应力景观提供的溶质原子，或由其他不动的位错存在于非活跃的滑移系统。使用线性弹性，我们计算这些组件的小变形所产生的应力以及相应的二维和三维能量成本。与通常近似为具有有效线张力的弹性弦的孤立位错线的情况相反，位错组装体的变形不能用具有恒定张力或刚度的局部弹性相互作用来描述。位错之间的长程相互作用导致非局部弹性核。根据这一结果，我们修正了统计脱钉扎理论，并发现了晶粒生长中齐纳钉扎的新结果。最后，我们讨论了位错组装动力学的标度性质，并将理论结果与数值模拟进行了比较。
2003-12-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Internal friction study of dislocation dynamics in thermally aged Fe-1%Cu-C alloys
热时效Fe-1% Cu-C合金位错动力学的内耗研究。
2010-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic simulations of dislocation/precipitation interactions in Mg-Al alloys and implications for precipitation hardening
采用原子模拟方法研究了Mg-Al合金中$< a>$位错与析出相的相互作用及其强化机制。
2018-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Probing the Structure and Energetics of Dislocation Cores in SiGe Alloys through Monte Carlo Simulations
我们提出了一种基于蒙特卡罗模拟的位错能量学的研究方法，该方法平衡了位错核及其周围的拓扑结构和成分。一个依赖于环境的系统总能量的原子贡献的分区允许我们将原子的图片连续弹性理论。该方法适用于提取核心能量和半径的60度滑移位错的偏析SiGe合金，这是无法通过其他方法。
2006-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Edge Dislocation Mediated Anomalous Charge Transfer in Face Centered Cubic High Entropy Alloys
School of Materials Science and Technology, IIT-BHU（印度理工联合学院瓦拉纳西分校材料科学与技术学院）；National Centre for Computational Sciences, Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室国家计算科学中心）；Department of Metallurgy and Materials Engineering, IIEST Shibpur（IIEST Shibpur冶金与材料工程系）
通过大规模从头算研究CoNi、CoCrNi和CoCrFeMnNi合金，发现刃位错核心附近存在反常电荷重新分布，源于集体电负性均衡效应，并建立了位错诱导电子重新分布与局部体积响应之间的直接耦合。
2026-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Low temperature dynamics and kinetics of dislocation motion in the high-entropy alloy Al$_{0.5}$CoCrCuFeNi
本文通过塑性变形与声学弛豫分析，揭示了高熵合金Al$_{0.5}$CoCrCuFeNi中主导位错缺陷、势垒类型及室温和低温下的热激活运动机制，并基于现代位错理论给出了关键相互作用的定量估计。
2024-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Molecular dynamics investigation of dislocation pinning by a nanovoid in copper
利用分子动力学模拟研究了铜中刃型位错与空洞的相互作用。前导部分和尾部部分的脱钉应力表现出质的不同行为。尾部部分的脱钉应力随空隙半径的增加而增加，而前导部分的脱钉应力在1nm处显示出交叉，超过该交叉，两个部分同时被空隙捕获。表征障碍强度的钉扎角在空隙半径超过3nm时接近于零。临界应力和临界角不存在温度依赖性。这归因于没有爬升运动。空穴中心与滑移面之间的距离对钉扎强度的影响是不对称的。
2005-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Data-mining of In-Situ TEM Experiments: on the Dynamics of Dislocations in CoCrFeMnNi Alloys
高熵合金是一类与"经典“合金相比在机械性能方面有许多显著改进的材料。相应的结构-性能关系尚不完全清楚，但通常认为良好的机械性能与位错相互作用以及由于合金化形成的复杂能量景观密切相关。虽然原位透射电子显微镜（TEM）允许对移动位错的结构和动力学进行高分辨率的研究，并使局部障碍/能量“障碍”在位错的几何形状中直接可见;然而，这种观察仅仅是定性的，并且仍然缺少对位错和能量景观之间的相互作用的详细三维分析。在这项工作中，我们利用位错作为“探针”的局部能量最大值的位错运动的钉扎点的作用。为此，我们开发了一种独特的数据挖掘方法，可以执行粗粒度的时空分析，使合奏平均相当数量的快照成为可能。研究了CoCrFeMnNi合金在TEM原位应变过程中钉扎点对位错滑移行为的影响，发现位错滑移时钉扎点强度发生变化，钉扎点沿Burgers矢量方向移动。我们的数据挖掘方法可以适用于位错运动一般，使其成为一个有用的工具，位错研究。
2022-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of interfacial dislocation network during low-stress high temperature creep of particle strengthened alloy system using discrete dislocation dynamics simulations
采用三维离散位错动力学模拟（DDD）研究了高温下颗粒强化合金系统在恒定应力作用下界面位错网络（IDN）的演化。我们已经修改了位错迁移率的法律，将恢复位错网络的攀登。显微组织由均匀分布的长方体状夹杂物镶嵌在模拟箱中组成。基于系统的模拟IDN的形成作为施加的应力的函数为规定的粒子间的间距和滑移-爬升迁移率比，我们推导出有效应力和归一化位错密度之间的关系。我们使用链接长度分析显示不动的位错链接的自相似性，无论施加的应力水平。此外，我们推导出的应变硬化材料的泰勒关系的基础上的有效应力之间的比率的活动和不活动的位错密度的依赖关系。我们证明的关系的帮助下，考虑到平衡的位错密度的倍增和湮灭率的理论模型。
2019-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio study of the structural, elastic and dislocation properties of body-centered cubic refractory HfNbTaTiZr high entropy alloy
本文通过第一性原理研究体心立方HfNbTaTiZr高熵合金中1/2<111>螺位错核心的多样性，揭示其与化学短程有序的关联，为调控难熔合金塑性机制提供新思路。
2024-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation dynamics prediction of the strength of Al-Cu alloys containing shearable $θ''$ precipitates
研究了Al 4 wt.通过位错动力学模拟确定了含有均匀分布的$θ''$析出相的Cu合金。通过透射电镜观察，获得了合金中析出相的尺寸分布、形状、取向和体积分数，并研究了控制位错/析出相相互作用的参数（弹性失配、相变应变、位错迁移率和交叉滑移几率等）。都是通过原子模拟计算出来的沉淀物被假定为是不可穿透的或可被位错剪切的，后者的特征在于必须克服以剪切沉淀物的阈值剪切应力。的临界解析剪切应力和位错/沉淀相互作用机制的模拟预测与实验结果吻合良好。得出的结论是，该合金的最佳强度是通过均匀分布的$θ''$沉淀物获得的，该沉淀物的平均尺寸（$\approx$ 40 nm）处于沉淀物剪切和成环之间的过渡处。总之，本文提出的位错动力学策略能够提供金属合金中沉淀强化的定量预测。
2021-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Self-organized defect-phases along dislocations in irradiated alloys
Department of Materials Science and Engineering, The Grainger College of Engineering, University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校 材料科学与工程系，格雷格纳工程学院）
研究离子辐照下位错线上析出物的非平衡偏析形成的图案化现象，通过晶格动力学蒙特卡洛模拟揭示了溶质在位错上的输运竞争对自组织纳米结构稳定性的贡献。
2026-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio modeling of the energy landscape for screw dislocations in body-centered cubic high-entropy alloys
在传统的体心立方（bcc）金属中，螺旋位错的核心性质在低温下的塑性形变中起着关键作用。近年来，具有体心立方晶体结构的难熔高熵合金（RHEAs）受到了广泛关注。然而，与面心立方高熵合金（HEAs），有少得多的调查bcc HEAs，特别是在这些多主元素合金中的化学短程有序（SRO）对位错迁移率的可能影响。本文利用密度泛函理论研究了MoNbTaW RHEAs合金中位错核的分布特性，以及SRO对位错核特性的影响。发现RHEA的芯能平均值大于相应的纯组分bcc金属的芯能平均值，并且对SRO的程度相对不敏感。然而，SRO的存在被证明有很大的影响，缩小的位错芯能量的分布和减少的空间异质性的位错芯能量在RHEA。有人认为，HEAs的机械行为的后果是在能量景观的位错，这可能会不均匀地抑制他们的运动的变化。
2020-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Strengthening from dislocation restructuring and local climb at platelet linear complexions in Al-Cu alloys
本研究通过原子模拟揭示Al-Cu合金中片状线性界面相诱导位错刻面化与局部攀移的新型脱钉强化机制，并建立临界剪切应力与有效析出相间距的反比关系。
2024-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Orientation-related twinning and dislocation glide in a Cantor High Entropy Alloy at room and cryogenic temperature studied by in situ TEM straining
原位应变实验进行了TEM等摩尔CoCrFeMnNi（康托）高熵合金在室温和低温。在这两种情况下，完全和部分脱位活动记录。孪晶直接跟随着部分位错剪切的发展，而部分位错剪切有不同的起源（完全位错分裂，锚定）。结果表明，虽然孪生是更频繁地观察到在液氮温度下，其患病率主要取决于晶体取向。因此，孪晶和完全位错塑性很可能在随机取向的多晶体中共同发生，即使在变形的早期阶段。
2021-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Discrete dislocation dynamics simulations of dislocation-$θ'$ precipitate interaction in Al-Cu alloys
位错/沉淀相互作用的机制进行了研究，通过离散位错动力学内的多尺度方法。使用离散连续方法结合快速傅立叶变换求解器进行模拟以计算机械场。采用场位错力学方法对原有的模拟策略进行了修正，使之包括直位错段，并应用于模拟Al-Cu合金中刃型位错与$θ'$析出相的相互作用。结果表明，弹性失配对Al-Cu系中位错/析出相相互作用的影响可以忽略不计。此外，沉淀物的纵横比和取向的影响是合理的简单Orowan模型中的无应力转变应变的情况下捕获。然而，无应力转变应变的引入导致位错/沉淀物相互作用和临界分解剪切应力的急剧变化，以克服沉淀物，特别是在具有小纵横比的沉淀物的情况下。新的多尺度方法来研究位错/沉淀物的相互作用打开了可能性，以获得定量估计的强化所提供的沉淀物在金属合金中考虑到微观结构的细节。
2018-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Multiscale modelling of precipitation hardening in Al-Cu alloys: dislocation dynamics simulations and experimental validation
采用离散位错动力学模拟方法分析了含有均匀弥散分布$θ'$析出相的Al-Cu合金中位错/析出相相互作用的机制。模拟是在离散-连续方法的框架内进行的，并且沉淀物被假设为位错不可穿透。确定的位错/沉淀物的相互作用（弹性失配，无应力转变应变，位错迁移率和交叉滑移率）的主要参数，从原子模拟，而沉淀物的尺寸，形状，空间分布和体积分数从透射电子显微镜获得。预测的临界分解剪切应力（包括固溶体的贡献）是一致的实验结果，通过压缩试验获得的微柱的Al-Cu合金取向为单滑移。模拟结果表明，合金的沉淀硬化最重要的贡献是由无应力相变应变，其次是固溶硬化和Orowan机制，由于弓出周围的沉淀位错。
2020-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale avalanche along a dislocation in a random alloy
随机晶体中位错的传播被证明是由原子尺度的雪崩控制的，其在空间上的延伸和时间上的不稳定性在临界阈值处特征性地发散。我们的工作是第一个原子尺度的证据，二阶相变的范例适用于随机介质中的弹性界面脱钉。
2015-11-06 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
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
Edge Dislocations Can Control Yield Strength in Refractory Body-Centered-Cubic High Entropy Alloys
能源效率正在推动对新型高温金属的研究。一些新的基于难熔元素（Cr-Mo-Nb-Ta-V-W-Hf-Ti-Zr）的体心立方无规多组分“高熵合金（HEAs）”在高温下具有优异的强度，但这种优异性能的物理根源尚不清楚。在这里，我们表明，使用集成的中子衍射（ND），高分辨率透射电子显微镜（HRTEM），和理论，NbTaVTi合金和一种新的高强度/低密度CrMoNbV合金的高强度和强度保持归因于刃位错。这是令人惊讶的，因为普遍认为BCC元素金属和稀合金中的塑性流动是由螺旋位错控制的。我们使用的洞察力和理论进行计算引导的搜索超过$10^7$ BCC HEAs和识别超过$10^6$可能的超强高温合金成分，为未来的探索。
2020-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Origins and dissociation of pyramidal <c + a> dislocations in magnesium and its alloys
已经报道了将镁（Mg）与诸如钇（Y）的稀土元素合金化以激活锥体<c + a>滑移系统并改善Mg在室温下的塑性。然而，这种位错的起源及其解离机制仍然知之甚少。在这里，我们系统地研究这些机制，使用色散包容的密度泛函理论，结合分子动力学模拟。我们发现Mg中的<c + a>位错更容易在金字塔I平面上形成，而不是在金字塔II平面上。Mg中Y原子的加入促进了锥晶Ⅱ上<c + a>位错的解离，使Mg-Y合金中锥晶Ⅱ比锥晶Ⅰ更容易形成。重要的是，在金字塔II滑移面，一个平坦的势能面（PES）的稳定堆垛层错能（SFE）的位置周围存在，这允许在滑移面内的原子的合作运动。Mg与Y原子的合金化增加了PES的范围，并最终促进Mg-Y合金中不同的滑动路径。这些发现与实验观察到的Mg-Y合金中锥体II <c + a>滑移系的激活相一致，并为位错结构与宏观塑性增强之间的关系提供了重要的见解。
2017-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation Driven Chromium Precipitation in Fe-9Cr Binary Alloy: A Positron Lifetime Study
用正电子寿命研究了初始热处理对Fe-9 Cr合金高温固溶区Cr反常析出的影响。空气淬火样品与预先存在的位错表现出不同的退火阶段，在800和1100 K之间的正电子寿命对应于铬沉淀。在此阶段，透射电子显微镜显示平均尺寸为4 nm的细沉淀物，分散在整个样品中，并且从EDS分析发现它们是富Cr的。位错的存在被认为是负责铬沉淀。
2011-09-12 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
Solute softening and vacancy generation by diffusion-less climb in magnesium alloys
利用<a>分子动力学模拟观察到了Mg-Al合金中刃位错在室温下的无扩散攀移。棱柱和金字塔I平面上的位错爬过基面以克服溶质障碍。这种面外位错运动软化了高电阻的锥体I滑移，并显著降低了位错迁移率的各向异性，有助于提高Mg的延展性。流动应力与溶质浓度呈线性关系，cAl。位错主要沿负方向爬升，爬升角约为0.01cAl，产生约为10-4的非常高的空位浓度。
2020-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Crystal plasticity as a mean field depinning transition: results from a phase field crystal model
到目前为止，我们对晶体塑性普适性的大部分认识都来自于离散位错动力学的模拟。这些是力控制的，通常在零温度下，并处理位错的产生和湮灭现象。在这项工作中，我们超越了这些限制，使用相场晶体模拟在二维有限温度下提取恒定剪切速度下的模拟晶体的雪崩统计。除了雪崩的大小和能量分布，我们提取的雪崩持续时间分布和功率谱。所有的指数和尺度函数提取晶体塑性的静态和动态，属于平均场弹性脱钉普适性类，确认早期的研究结果的基础上离散位错动力学。
2015-01-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Mechanistic Transition from Screw to Edge Dislocation Glide Enhances High-Temperature Strength in Refractory Complex Concentrated Alloys
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
Length scales and scale-free dynamics of dislocations in dense solid solutions
通过对Fe 0.70 Ni 0.11 Cr 0.19在一定温度和应力范围内的位错线粗糙度分布的分子动力学模拟，研究了刃型位错与随机固溶体之间的基本相互作用.这些粗糙度分布揭示了脱钉过渡的标志性特征。也就是说，低于温度依赖的临界应力，位错线表现出粗糙度在两个不同的长度尺度制度，这是由所谓的相关长度划分。这种相关长度随所施加的应力而增加，并且在临界应力（脱钉过渡或屈服应力）处形式上趋于无穷大。临界应力以上，线粗糙度轮廓收敛到随机噪声场。受这些结果的启发，一个物理模型的基础上开发的概念，相干线弯曲的相关长度以下的所有长度尺度。在相关长度以上，溶质场禁止这种相干线弯曲。使用这个模型，我们确定潜在的差距，在现有的固溶体强化理论，并表明，最近的观察长度相关的位错迁移率可以合理化。
2020-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Linear complexions directly modify dislocation motion in face-centered cubic alloys
线性络合物是在位错存在下形成的缺陷相，因此有希望用于直接控制塑性。在这项研究中，原子模拟被用来模拟线性复杂的影响，基于位错的机制，塑性，表现出独特的行为，不同于经典的位错滑移机制。线性复合物赋予更高的电阻的位错运动的开始和继续相比，在这里研究的所有的面心立方合金的固溶体强化，与确定的线性复合物类型的确切的强化水平。堆垛层错线性复杂性赋予最显着的强化效果，作为位错核心是离域的，和启动的塑性流动需要一个位错成核事件。纳米颗粒和血小板阵列线性络合物通过充当位错的钉扎位点而赋予强化，其中位错通过弯曲机制一次一个地解除钉扎。对于纳米颗粒阵列，即使障碍物不穿过滑移面，而是仅通过修改位错的应力场而相互作用，也会发生这种情况。在目前的工作中观察到的弯曲模式出现类似于传统的奥罗文弯曲周围的经典沉淀物，但在一些重要的方式取决于肤色类型不同。作为一个整体，这项研究表明，线性复杂的微观结构工程，可以允许创建新的塑性形变机制和极端强度的合金是一个独特的工具。
2023-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Precipitate assemblies formed on dislocation loops in aluminium-silver alloys
本文详细研究了未变形铝银合金中γ'（AlAg_2）相的析出。观察到几个以前未报道的功能，包括形成离散的三维组件，由5-7个沉淀物的故障位错环。沉淀物组装体采用了近似四面体双锥组装体的形态。的堆垛层错的边界缺陷被发现控制额外的沉淀物，这是负责的组装结构的形成，也与这些组件的个别沉淀物的生长特性的成核。
2012-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Machine learning depinning of dislocation pileups
我们研究了一个一维模型的位错堆积驱动的外部应力和相互作用的随机淬火无序，专注于预测的塑性形变过程。当外部施加的应力从零准静态地斜升时，系统通过表现出由一系列应变突发组成的不规则应力-应变曲线来响应，即，临界位错雪崩应变爆发的幂律分布的截止规模增加与应力水平的临界流动应力值。在那里，系统经历脱钉相变并且位错开始无限地移动，即，应变突发大小发散。使用样品特定的信息，以及作为输入的初始位错配置的钉扎景观，我们采用预测模型，如线性回归，简单的神经网络和卷积神经网络来研究的可预测性的模拟应力-应变曲线的个别样品。我们的研究结果表明，系统的响应-包括流动应力值-可以很好地预测，预测和实际应力之间的相关系数表现出非单调依赖于应变。我们还讨论了我们试图预测个人的应变爆发。
2020-06-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Temperature dependence of irradiation hardening due to dislocation loops and precipitates in RPV steels and model alloys
在反应堆工作温度为563 K时，基于TEM测量和力学测试，确定了WWER-440和WWER-1000反应堆RPV钢中位错环和富溶质析出物对辐照硬化的相对贡献。循环和沉淀物的钉扎强度因子的评估示出要远低于那些获得的模型合金的基础上的室温测试，以及那些通过原子模拟在300至600 K的温度范围内的评估。这种差异的解释框架中的热激活位错运动的模型，它考虑到在原子模拟和力学测试中采用的温度和应变速率的差异。
2014-09-24 cond-mat.mtrl-sci
An atomistic investigation of the interaction of dislocations with Guinier-Preston zones in Al-Cu alloys
用原子模拟方法研究了Al-Cu合金中刃型位错与Guinier-Preston区的相互作用。用分子静力学、分子动力学和轻推弹性带方法计算了不同的热力学函数，这些函数决定了位错滑移的障碍物的特征。结果发现，Guinier-Preston区被位错剪切，并且位错克服沉淀物的速率由激活能$ΔU$控制，与谐波过渡态理论的假设一致。此外，熵对亥姆霍兹活化自由能的贡献在1.3-1.8 $k_b$的范围内，这可以与固体的典型振动熵相关联。最后，作为温度的函数的初始剪切流应力的估计进行了从由原子模拟提供的热力学数据。与实验结果的比较表明，随机的沉淀分布和位错的字符和位错/沉淀取向的影响，必须考虑到在模拟中，以更好地再现实验。
2018-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Elevated-Temperature Strength in Refractory Complex Concentrated Alloys via Temperature-Induced Transition from Screw-to-Edge Dislocation Control
University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）
通过温度诱导的位错控制转变，提升耐火复杂浓缩合金在高温下的强度保持能力，为超高温应用提供设计策略。
2026-02-05 cond-mat.mtrl-sci
The Taming of the Screw: Dislocation Cores in BCC Metals and Alloys
体心立方（BCC）过渡金属在低温下往往是脆性的，这对加工和损伤容限提出了重大挑战。脆性主要由螺位错核心决定，其本质和控制在近一个世纪后仍然是一个谜。在这里，我们介绍了一个基于物理的材料指数\{chi}，BCC和面心立方结构之间的能量差，指导核心属性的操作。在BCC合金中，晶格摩擦力和形核势垒与chi具有近似线性的标度关系，当chi低于某一阈值时，核心从非简并转变为简并. chi与溶质价电子浓度有关，可以通过第一性原理计算定量预测，为韧性BCC合金的设计提供了一条可靠的途径。
2022-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Basal dislocation/precipitate interactions in Mg-Al alloys: an atomistic investigation
用原子模拟方法研究了$β$ -Mg $_{17}$ Al $_{12}$析出相与刃型位错的相互作用.开发了一种策略，以在原子模型中的Mg基体内插入具有Burgers取向关系的菱形Mg $_{17}$ Al $_{12}$沉淀，确保基体/沉淀界面接近最小能量配置。结果发现，位错绕过沉淀形成的奥罗万环，进入沉淀。在沉淀物内，位错不能进一步前进，直到更多的位错克服沉淀物并推动初始环以沿着平行于Mg的基面的（110）面剪切沉淀物。随着更多的位错克服沉淀物，最终重复该过程，并且位错/沉淀物相互作用的这种机制与实验观察一致。此外，初始解析的剪切应力绕过沉淀物是与培根-Kocks-Scattergood模型的预测。
2019-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Character of the Dislocation Bands in the (A+B) regime of the Portevin-Le Chatelier effect in Al-2.5%Mg alloy
研究了Al-2.5%Mg合金在应变速率范围内变形时的Portevin-Le Chatelier（PLC）效应，在应变速率范围内，应力应变曲线上同时出现B型和A型两种锯齿。我们的分析表明，在这种应变率制度的整个PLC动态的一个特定的应变率实验是由一个单一的带，改变其特性在变形过程中。
2008-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Exchange Mediated Interaction of Dislocations and Deformation Hardening of Invar Alloys
我们提出了一个解释中观察到的异常行为的变形硬化的因瓦。一个非常强的体积磁致伸缩，典型的因瓦，结果在增强的交换贡献的能量的位错系统的约三个数量级的相对于其在传统的铁磁性的值。在因瓦合金中，单个位错的自能和它们之间的相互作用（通常仅由弹性形变决定）都被交换能的贡献大大削弱。这一事实解释了在第二阶段的变形硬化率的强烈抑制，以及其强烈的温度和内容的依赖性在因瓦。
2000-12-04 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
Slip intermittency and dwell fatigue in titanium alloys: a discrete dislocation plasticity analysis
本文利用离散位错塑性模型研究钛合金Ti-7Al-O的滑移间歇性与应力振荡，揭示其源于热激活位错逃逸，并发现间隙氧可抑制该现象，为驻留疲劳下喷气发动机钛合金的设计与安全评估提供依据。
2023-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Strengthening in multi-principal element alloys with local-chemical-order roughened dislocation pathways
高熵合金（HEAs）被认为具有与多种元素以近乎相等的比例理想混合的固溶体（SS）一样高的构型熵。然而，除了在非常高的温度下，双晶相互作用不可避免地使这种化学无序的SS罕见和亚稳态。在这里，我们强调了一个结构特征，这些集中的SS除了传统的溶剂-溶质的：HEAs具有各种各样的（本地）化学排序（LCO）。我们的原子模拟采用经验的原子间势NiCoCr显示，LCO的多主元素SS的合金加工条件的变化显着，产生了广泛的广义平面故障能量的样品平均值和空间变化。我们进一步表明，LCO提高了能源景观的坚固性，并提出了激活障碍位错活动。这不仅影响了在滑移、断层、孪晶和马氏体相变中位错路径的选择，而且通过纳米级段脱陷的新机制增加了位错运动的晶格摩擦，从而提高了机械强度。所有这些都为基态SS或金属间化合物开辟了一个广阔的运动场，提供了丰富的调整性能的机会。
2019-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic simulations of dislocation mobility in Al, Ni and Al/Mg alloys
用分子动力学模拟方法研究了纯铝和镍中刃位错和螺位错以及Al-2.5%Mg和Al-5.0%Mg无规置换合金中刃位错的位错速度和迁移率。在纯材料中，所有位错的速度与（外加应力）/（温度）的比值在低速度接近线性，与声子拖曳模型一致，并获得定量协议与实验的流动性在Al。在较高的速度，观察到不同的行为。刃型位错速度仍然只依赖于（施加的应力）/（温度）高达约1.0 MPa/K，并接近一个平台速度，低于最小的“禁止”的速度预测的连续模型。相比之下，以上的最小的连续波速度的一半左右的速度，螺旋位错阻尼的贡献仅依赖于应力与Eshelby的辐射阻尼模型预测的功能形式接近。在最高的施加应力，有几个政权的近恒定（跨音速或超音速）的速度被禁止的速度附近的速度差距，各种模式的位错解体和失稳也遇到了在这个政权。在合金系统中，有一个温度和浓度依赖的钉扎制度的速度急剧下降到纯金属速度以下。在钉扎区以上但在中等应力下，速度在（施加应力）/（温度）中再次是线性的，但具有比纯金属中更低的迁移率。
2004-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Strain-Rate- and Line-Length-Dependent Screw Dislocation Glide Mechanisms in BCC Refractory Metals and Alloys
Department of Materials Science and Engineering, University of Michigan（密歇根大学材料科学与工程系）
本研究通过分子动力学和应变增强超动力学方法，揭示了BCC难熔金属和合金中位错滑移机制受应变率、位错线长度和化学成分的联合影响。
2026-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Stochastic Peierls-Nabarro Model for Dislocations in High Entropy Alloys
高熵合金（HEAs）是由多种元素以近似相等的比例组成的随机固溶体组成的单相晶体。这类新型材料表现出极好的机械性能，例如高强度与其他所需特征的结合。晶体材料的强度与位错的运动有关。在本文中，我们推导出一个随机连续模型的基础上的Peierls-Nabarro框架层间位错的双层HEA从原子模型，结合了原子级的随机性。利用渐近分析和极限定理证明了从原子模型到连续模型的收敛性。连续介质模型中的总能量由两层中的随机弹性能量和解释层间非线性相互作用的随机错配能量组成。所得到的连续模型可以被认为是一个随机推广的经典，确定性Peierls-Nabarro模型的位错核心和相关属性。该推导还验证了Zhang等人（Acta Mater. 166，424-434，2019）。
2020-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Combined modeling and experimental characterization of Mn segregation and spinodal decomposition along dislocation lines in Fe-Mn alloys
通过模拟和实验研究了Mn在Fe-Mn合金中由于沿位错线的偏析和调幅分解引起的位错富集。为了模拟这些现象，有限变形微观相场化学力学（MPFCM）和蒙特卡罗分子动力学（MCMD）。MPFCM校准是用MCMD中使用的相同的基于Fe-Mn MEAM的电位以及CALPHAD数据进行的。模拟结果Mn偏析，和沿，直螺旋和刃位错以及位错环的调幅分解，原子探针断层扫描（APT）的表征结果进行比较，为两个Fe-Mn合金组合物。与经典的Volterra位错理论相比，MPFCM和MCMD都预测了螺旋岩心中的非零静水应力场。由于其数值远小于直边岩心中的静水应力，溶质向螺杆的偏析远小于向直边岩心的偏析。此外，螺旋芯中的偏聚量低于临界浓度0.157，为开始的调幅分解沿线。MPFCM为基础的建模的结果意味着浓度依赖性的溶质失配失真和由此产生的依赖性的弹性能量密度对浓度有最强的效果。由MPFCM预测的Mn偏聚到直刃位错的最大量与APT结果吻合得很好。铁锰的MPFCM模型预测很少或没有变化的Mn浓度沿直位错线，在APT的结果相反。如本工作中位错环的例子所示，由于位错性质的变化而引起的沿位错环的静水应力的变化确实导致Mn浓度的相应变化。Mn浓度的这种变化也可以预期沿着具有扭结或凹凸的位错线。
2022-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Multi-scale Investigation of Chemical Short-Range Order and Dislocation Glide in the MoNbTi and TaNbTi Refractory Multi-Principal Element Alloys
本文结合机器学习原子间势与相场位错动力学，揭示MoNbTi和TaNbTi中化学短程有序通过改变非稳定层错能及其离散程度影响位错滑移应力与硬化行为。
2022-03-07 cond-mat.mtrl-sci
The role of dwell hold on the dislocation mechanisms of fatigue in a near alpha titanium alloy
在近α钛合金Ti6242Si中出现在高度错位取向的软/硬晶粒对中的位错结构进行了检查，在疲劳过程中施加和不施加载荷保持（停留）。软晶粒中的位错堆积导致相邻硬晶粒中的内应力，该内应力可以通过在局部Frank-Read源处的位错增殖来松弛，该过程通过在负载保持期间提供松弛时间来辅助。这一过程的速率被认为是由<c + a>锥体交叉滑移和基底连接的形成所控制的。<a>通过双滑移观察到高密度的棱柱堆积，以及在高度错位取向的晶粒对的软晶粒中的刃位错的成核，增加了开裂的可能性。<a>由这种堆积发展的应力集中被认为是更高的停留疲劳（单端堆积）比在低周疲劳（双端）。分析模型表明，在驻留疲劳中，由这种堆积产生的硬晶粒上的最大正应力将接近基底，约2.5度到（0002）。这为钛合金中驻留疲劳裂纹成核合理化的主要假设提供了支持，该假设来自Stroh堆积模型，并详细说明了由甩负荷引起并导致基底小面化的潜在位错现象。
2020-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Precipitate assemblies formed on dislocation loops in aluminium-silver-copper alloys
研究了铝-银-铜合金中γ'（AlAg_2）金属间化合物相的析出组织。组织在Al-0.90at.% Ag-0.90at.% Cu合金与报道的二元Al-Ag合金相比有显著差异。基体和沉淀物之间的取向关系没有改变，但γ'相以二维开放聚集体的形式形成。每个这样的组件包含γ'相的两个变体，其交替排列以形成有小平面的椭圆单元。进一步时效后，在这些组件上形成了θ'（Al 2Cu）相。γ'沉淀物的刻面椭圆形组装形态此前尚未报道。沉淀行为的变化是由于铜修改的淬火缺陷结构的矩阵。这种沉淀形态澄清了早期对铝-银-铜合金的沉淀物数密度和机械性能的观察。
2012-03-02 cond-mat.mtrl-sci
The influence of transition metal solutes on dislocation core structure and values of Peierls stress and barrier in tungsten
研究了几种过渡金属以评估它们改善钨的延展性的潜力。采用第一性原理电子结构计算方法研究了钨-过渡金属二元合金（W $_{1-x}$ TM $_{x}$）中$1/2<111>$螺型位错的位错芯结构、Peierls应力和势垒。采用周期性四极子方法模拟了$1/2<111>$位错的结构。采用虚晶近似对过渡金属合金化过程进行了模拟，并通过计算钨合金的平衡点阵参数和弹性常数来评估该方法的适用性。与实验数据和从传统的超原胞方法获得的结果得到了合理的协议。增加来自VIIIA族的过渡金属（即以Fe、Co和Ni为首的列中的元素）的浓度导致$C^\prime$弹性常数的降低和弹性各向异性A= $C_{44}/C^\prime$的增加。将W与VIIIA族过渡金属合金化将位错核心的结构从对称改变为不对称，类似于在Romaner { \it等人}的早期工作中对于W $_{1-x}$ Re $_{x}$合金获得的结果（Phys.Rev.Lett. 104，195503（2010））\comments{\cite{WRECORE}}。除了在核心对称性的变化，佩尔斯应力和势垒的值减少。后一种效应可导致钨基合金\comments{\cite{WRECORE}}的延展性增加。我们的研究结果表明，合金化与任何过渡金属从VIIIA组应该有类似的效果合金化与Re。
2012-08-01 cond-mat.mtrl-sci
The effect of local chemical ordering on dislocation activity in multi-principle element alloys: a three-dimensional discrete dislocation dynamics study
多组分合金中强度和延展性的优异组合通常归因于位错与合金中各种溶质原子的相互作用。为了研究这些合金的机械性能的影响，有必要开发一个建模框架，能够量化这些溶质的位错网络的演变的影响。大规模的三维（3D）离散位错动力学（DDD）模拟可以提供访问这样的研究，但迄今为止没有相关的方法，目的是一个完整的代表性的真实合金与任意的化学成分。在这里，我们介绍了一个配方的位错与替代溶质原子在fcc合金中的3D DDD模拟，占溶质强化引起的原子失配以及交叉滑移激活能的波动。使用这个模型，我们表明，各种CrFeCoNi基多主元素合金（MPEA）的化学成分的局部波动导致缓慢的位错运动，频繁的交叉滑移和对齐的位错与溶质聚集功能，解释相关的机械行为和位错活动的实验观察。它还表明，这种行为观察到的某些MPEAs不能通过假设一个完美的固溶体再现。该方法也为进一步研究具有替代溶质的任意面心立方合金的位错塑性提供了基础。
2021-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Investigation of Elementary Dislocation Properties Influencing Mechanical Behaviour of $Cr_{15}Fe_{46}Mn_{17}Ni_{22}$ alloy and $Cr_{20}Fe_{70}Ni_{10}$ alloy
采用分子动力学模拟方法研究了无钴高熵模型合金（$Cr_{15}Fe_{46}Mn_{17}Ni_{22}$ at. %）与奥氏体不锈钢（ASS）（$Cr_{20}Fe_{70}Ni_{10}$，%).最近开发的嵌入原子方法（EAM）的潜力被用来描述合金中的原子相互作用。分子静力学（MS）计算被用来研究位错的本地堆垛层错能（SFE），解离距离方面的性能，而MD被用来调查的解离距离下施加的剪切应力作为温度和应变速率的函数。结果表明，与ASS模型合金相比，HEA合金中的位错移动需要更高的临界应力。的位错迁移率的模拟结果的理论研究表明，一个简单的本构迁移率法允许预测在两种合金中的位错速度超过三个数量级，涵盖声子拖曳制度和热激活制度引起的位错unpinning从本地硬配置。
2022-05-18 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
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
Pinning of dislocations in disordered alloys: Effects of dislocation orientation
目前对包括所谓高熵合金在内的组成复杂合金的兴趣引起了人们对溶质硬化一般问题的新的兴趣。有人建议，这个问题可以通过处理合金作为一个有效的介质，包含一个随机分布的膨胀和压缩中心代表不同种类的原子的体积失配来解决。从这样一个随机分布所产生的均方应力可以解析计算，它们的空间相关性是强烈的各向异性，并表现出三阶幂律衰减的长程尾。在这里，我们讨论的各向异性和长程性质的关联函数的任意取向的位错钉扎的影响。虽然边缘位错被发现遵循标准的钉扎范例，近螺旋取向的位错，我们证明了两种类型的钉扎能量极小值的共存。
2021-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
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
