金属学报

作者：黄曾鑫, 蒋逸航, 赖春明, 吴庆捷, 刘大海, 杨亮

单位：1.南昌航空大学 工程训练中心 南昌 330063；2.南昌航空大学 航空制造工程学院 南昌 330063；3.湖南化工职业技术学院 机电工程学院 株洲 412000

关键词：晶界,晶界能,晶体取向,bcc,原子模拟,

基金：国家自然科学基金项目(52065045);江西省杰出青年人才计划项目(20192BCBL23002)

晶界能(γ)会显著影响金属材料的诸多物理和力学性能，然而bcc金属内γ与晶界取向间相关性特征的认识仍非常有限。为揭示这些潜在特征，本研究采用截断球状双晶分子动力学模型，计算了bcc金属Fe内涵盖0°~180°取向差角(θ)、40个取向差轴( O )共1568组倾斜晶界的能量，统计性分析了γ与晶界取向参数的相关性并揭示了相关机理。结果表明，对于具有不同 O 的晶界，γ随θ的变化趋势在大角度范围内会存在显著差异；从统计性角度来看，γ在θ和偏转角较小时整体上随这2类角度的增大而提高，随后整体保持平稳。非重位点阵晶界的能量并不高于重位点阵(coincidence site lattice，CSL)晶界，在较小θ范围内随θ的变化趋势与CSL晶界相同。当 O 从取向投影三角形的内部向边部再向顶点变化时，倾斜晶界结构的对称性整体上逐渐升高从而对应能量逐渐降低，<111>顶点附近的能量整体最低。具有低Miller指数或高密排晶界面的晶界并不一定具有较低能量，γ整体上随晶界面对应表面能的增大而升高直至整体保持平稳。γ与重位因子(Σ)整体上无可见相关性，但固定 O 下γ(θ)曲线上的能量低谷一般都位于具有极小Σ的晶界。此外，还发现bcc金属中γ与晶界取向之间潜在的相关性及规律与fcc金属部分相似或相同。

来源：2024年第9期

《金属学报》期刊编辑部

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