退火过程中Ni的晶界迁移行为研究.docVIP

  退火过程中 Ni 的晶界迁移行为研究 叶延萍，杨森** （南京理工大学材料科学与工程学院，南京 210094） 5 10 15 20 25 30 35 40 摘要：运用分子动力学模拟方法，采用嵌入原子势（Embedded atom method, EAM），在定 压条 件下计算 了含 有 Σ3-111-twist、 Σ5-001-twist、 Σ5-310-tilt 、 Σ13-320-tilt、 Σ37-750-tilt 五种不同晶界的镍双晶结构的熔点，并与理想单晶镍的熔点进行了比较。对 五 种 不 同 晶 界 进 行 0K-1350K-0K 的 NPT 升 温 与 降 温 处 理 ， 发 现 Σ5-001-twist 、 Σ5-310-tilt、Σ13-320-tilt、Σ39-750-tilt 四种晶界在此升降温过程中，晶界会发生不同 程度的迁移，而 Σ3-111-twist 晶界由于能量较低，在退火过程中，晶界相对位置几乎不发 生大的改变。这五种晶界结构的双晶体在退火处理后体积均发生变大，并伴有体系能量的降 低。 关键词：Ni；退火；晶界迁移；分子动力学模拟 中图分类号：TB31 Study on grain boundary migration based on annealing of Ni Ye yanping, Yang Sen (School of Materials Science and Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094) Abstract: Molecular dynamics simulation method is used to select the simulated annealing temperature of Ni with the embedded atom potential( EAM) trough comparing the melting point of five different grain boundary (Σ3-111-twist, Σ5-001-twist, Σ5-310-tilt, Σ13-320 - tilt, Σ37-750-tilt ) with the ideal crystal’s melting point. According to the choosed annealing temperature 1350K,conduct the NPT heating and cooling treatment to those five grain boundary. It is concluded that those four kinds of grain boundary , such as Σ5-001-twist, Σ5-310-tilt, Σ13-320-tilt, Σ37-750-tilt had a grain boundary migration in different level, while Σ3-111-twist grain boundary was little change because of its low energy. At the same time , the volume of those five kinds of grain boundary are all become bigger, but the energy of each grain boundary show lower after annealing treatment. Key words: Ni; Anneal; Grain boundary migration; Molecular dynamics simulation 0 引言 晶界是多晶材料重要的结构特征，对材料的性能有着重要的影响，因此控制材料的晶界 结构及其分布特征成为改善和提高材料性能的重要途径。H. Lee 等[1]和 A. Suzuki 等[2]评估了 晶界对材料机械强度的影响，Hu C L 等[3]利用晶界网络控制实现对 304 奥氏体不锈钢的晶间 腐蚀抗性的提高，控制晶界结构还能提高材料的塑性[4~5]和导电性[6]。目前，在实验上大多 采用热机械加工来改善材料的晶界特征分布[7~9]，其实质就是通过的热机械加工过程中晶粒 的生长和晶界的迁移实现多晶材料晶界结构的重构，因此，晶界的迁移对多晶材料的组织和 性能有着重要的影响 [10~11] ，也是晶粒生长和再结晶过程的基本机制。 不少研究者对晶界的迁移性进行了实验以及理论研究分析。Ch