基于原子信息的镁孪晶生长位错相场建模

位错的成核和传播在孪晶生长过程中起着至关重要的作用。原子方法可以揭示孪晶面上这些微小的结构特征并模拟其运动，但受限于模拟的长度和时间尺度。另一方面，介观尺度建模方法（如相场法）解决了原子模拟的这些限制，并且在与原子级信息集成时可以保持原子级精度。本文采用相场模型模拟由位错介导的孪晶，该模型由分子动力学（MD）模拟提供信息。本文考虑了镁中$\{10\bar{1}2\}$孪晶生长的具体案例。首先进行MD模拟以获得取向相关的界面迁移率和运动阈值，并模拟孪晶胚胎生长和收集晶面速度，这些可用于校准连续介质模型。基于最小耗散势原理的相场位错模型提供了理论框架。该模型包含非凸晶界能、弹性和剪切耦合，并在弹性驱动力下自然模拟位错的涌现。通过纳入MD模拟建议的各向异性界面迁移率和运动阈值，进一步优化了相场模型。结果在最终孪晶厚度、孪晶形状和孪晶尺寸，以及孪晶界和孪晶尖端的动力学行为方面与MD模拟的孪晶胚胎生长结果一致。模拟的孪晶微观结构也与实验观察一致，证明了模型的保真度。