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第55卷第11期2006年11月 物 理学 报 1000—3290／2006／55(11)／5980—07 ACTAPHYSICASINICA ⑥2006 Chin．Phys．Soc． bcc Fe中刃型位错的结构及能量学研究* 陈丽群1’+ 王崇愚1’2’3’ 于 涛1’ 1)(钢铁研究总院功能材料研究所，北京100081) 2)(清华大学物理系，北京100084) 3)(中国科学院国际材料物理中心，沈阳110016) (2006年2月20日收到；2006年4月25日收到修改稿) (111)刃型位错中位于奇异区的原子数多于(100刃型位错，而这些原子要比完整晶体中的原子具有更大的活性．可 见，1／2(111)刃型位错比(100)刃型位错更易运动，且(100)刃型位错在bccFe中难以形成． 关键词：bccFe，刃型位错，分子动力学模拟 PACC：6155F，6170G，6185 的原因，而且解释了当考虑位错芯的本征不对称性 1．引 言 后，滑移几何结构和复杂取向的依赖性问题．这一芯 模型的成功提出，为螺位错原子结构的研究提供了 材料性质并非是一成不变地依赖于材料的化学 可靠的基础． 组分，在很大程度上还取决于材料的微结构．例如， 材料的力学性质、电磁学性质等，从定量上弄清楚材 Johnson【7o势及固定边界条件，研究了bccFe中 料的宏观性能与其微观结构之间的关系，一直是材 a(100)刃型位错．经充分弛豫后得到了(010)平面的 料科学的一个主要目标．要实现这一目标，必须确定 刃型位错原子结构．模拟结果发现：位错非常窄，弛 和描述对材料宏观性质有重要作用的晶格缺陷，以 豫主要发生在滑移面下的张应力区，在靠近位错的 及晶格缺陷的静态和动态特性． 位错是材料中普遍存在而又重要的一种结构缺 陷．它与材料的力学性能(强度、脆性、断裂等)，化学 探讨了固定边界条件及不同势的选择对位错芯结构 行为(偏聚、氧化、腐蚀及掺杂效应)以及光电特性 计算的影响，给出了位错芯的特征尺度，即bccFe中 (运输、电导及吸波效应等)密切相关．十多年来，研 究发现位错明显与材料的塑性有关’1卫o，因此越来越 量之间，有效孔半经为1．8A，每个原子平面的芯能 Fe 多的研究集中在它的结构上．2000年Hirth∞o报道了在0．47—0．65eV范围内．另外，他们指出，在bcc 目前研究位错理论的热点问题，其中就有位错芯结 中，势及边界条件的选择和模型的大小对位错芯的 构，这说明了对位错芯结构的研究正是目前材料科 位移和宽度的计算影响不大，而对芯能量的计算影 学研究的重要主题之一． 1960年，HirschH’51提出了bcc金属中螺位错的 芯结构，这一芯结构不仅合理地解释了由于大的 芯半经大约为5h，沿位错线上每个相等距离(大约6 Peierls应力而造成流变应力对温度有很强的依赖性 t E—mail：elqunl23@sohu．corn 万方数据 11期 陈丽群等：bccFe中刃型位错的结构及能量学研究 人口叫用紧束缚电子理论研究了bccFe中1／2(111) 拟中，时间步长取5×10—5s，温度T=OK．原子问相 {110}和1／2(111){112}刃型位错的芯结构和芯能 量．结果表明：电子效应在位错