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钨中晶界拉伸和裂纹扩展的原子模拟 (2)

时间:2020-04-24 21:36来源:毕业论文
1.2 晶体的晶界模型 1.2.1 晶体的界面结构 晶界分为小角度晶界和大角度晶界。若两相邻晶粒位向差 小于约10时,则为小角度晶界;若两相邻晶粒位向差 在


1.2   晶体的晶界模型
1.2.1   晶体的界面结构 晶界分为小角度晶界和大角度晶界。若两相邻晶粒位向差 θ 小于约10°时,则为小角度晶界;若两相邻晶粒位向差 θ 在10°以上,则为大角度晶界。小角度晶界一般有两种类型,分为倾斜晶界(tilt boundary)和扭转晶界(twist boundary),两种晶界示意图如图 1.1所示。
1.2.2   晶界对材料的影响   晶界实质上是一种面缺陷,晶界与位错或其他缺陷、杂质的交互作用会对多晶体材料的塑性变形,强度,脆性产生很大影响,这就形成了与单晶的区别。晶界上的空位、层错、间隙原子等会使晶界的结构和性质发生变化;形状复杂多样的晶界有着不同的晶界能,受力以及腐蚀情况会各不相同,并且会对位错运动产生差异的阻碍作用。 1.2.3   重合位置点阵(CSL模型) 重合位置点阵是大角度晶界的一种。位置相邻的两晶体绕某一旋转轴到一定程度后,两晶粒中一些原子的位置是对称的,此时在晶界上的一些原子同时属于两个晶粒,这就是重合点阵晶界,如图 1.2。重合点阵晶界的结构与孪晶界相似,且具有最低的晶界能量,是一种非常稳定的晶界结构。重合点阵晶界上的原子可能不严格占据规定的几何位置,而产生位置的偏移。这是因为当晶界上能量较高时,会出现能量自发降低的趋势,从而晶界原子发生刚性松弛,使重合点阵原子偏移[5]。  为了定量表示重合点阵的数值,用“Σ”符号表示重合点阵占晶体点阵的多少,Σ 的数值为 CSL单胞体积与晶体点阵单胞体积之比。Σ值越大,表明重合对应关系越多。1.3  裂纹断裂类型      裂纹通常指物体中因开裂而导致的裂纹,同时包括材料冶炼过程中的夹渣、气孔,以及材料加工过程导致的刀痕、刻槽等[6]。      按裂纹存在的几何特性,可把裂纹分为贯穿裂纹、表面裂纹和深埋裂纹。贯穿裂纹是指裂纹贯穿了整个构件;而位于表层的裂纹或裂纹的深度较小,则称为表面裂纹;若裂纹在构建的表面上并无痕迹,而是深埋于内部,则为深埋裂纹[7]。 裂纹还因为受力方式及裂纹扩展方式不同而被分为三种类型,即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 型[7],


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